氧化鐵基納米材料的制備及氣敏性能研究.pdf

1、常用的簡單氧化物氣敏材料靈敏度偏低，選擇性較差。因此，通過摻雜和復合技術改進簡單氧化物氣敏性能的研究成為傳感器領域多年來的研究熱點。目前，氣體傳感器可大致分為SnO2系、ZnO系、WO3系、Fe2O3系及近年來發(fā)現(xiàn)的具有特定結構的復合氧化物等，研究Fe2O3系列傳感器的氣敏性能具有重要的現(xiàn)實意義。 本文對Fe2O3氧化物氣敏材料近年來的研究、發(fā)展及應用情況作了較全面的總結和評述，并對Fe2O3氣敏材料進行了系統(tǒng)研究。實驗部分制備

2、了純的和摻雜不同金屬離子的Fe2O3和復合氧化物并研究了其氣敏性能。分別采用均勻沉淀法、溶膠凝膠法、檸檬酸溶解熱解法制得純的Fe2O，采用水熱法制得Ni摻雜α-Fe2O3氣敏材料和Ni2FeO4尖晶石型復合氧化物光催化劑，采用溶膠凝膠法制得摻雜La2O3的Fe2O3材料和LaFeO3復合氧化物。利用XRD、TEM、SEM等手段對粉體的粒度、晶體結構、形貌等進行了分析。研究了不同制備方法、煅燒溫度、工作溫度、氣體濃度及摻雜量對氣敏性能的影

3、響。 實驗結果表明，采用溶膠凝膠法制得的材料對對乙醇響應最好，工作溫度為225℃時，對汽油的靈敏度為26.2。在工作溫度175℃時，靈敏度為26.9，可以實現(xiàn)同一元件在不同溫度監(jiān)測不同氣體。檸檬酸溶解熱解法制得的Fe2O3材料選擇性最好，在工作溫度為250℃時，僅對汽油有響應，對汽油的靈敏度為15.38。為了進一步提高材料的氣敏性能，采用水熱法和溶膠凝膠法制備了Ni和La摻雜的Fe2O3。水熱法制備的Ni摻雜α-Fe2O3600

4、℃煅燒后對H2S的靈敏度提高到122，選擇性也能滿足實際應用需要，響應時間為5s，恢復時間為14s。溶膠凝膠法制備La摻雜的γ-Fe2O3在摻雜量為5％時，氣敏性能最好，對NO2氣體的靈敏度為105。隨著La摻雜量的增加，可以提高γ-Fe2O3轉變?yōu)棣?FeO3的相轉變溫度。溶膠凝膠法制備的LaFeO3復合氧化物，在600℃比800℃煅燒后的氣敏性能更好，這可能隨著煅燒溫度提高使得部分顆粒間有團聚現(xiàn)象，粉體半徑變大所引起的。在工作溫度2