论文部分内容阅读
氧化铟(In2O3)是一种宽带隙的半导体气敏材料，拥有突出的电学、光学及化学稳定性。但是，传统的In2O3传感器普遍存在工作温度高、响应低、选择性差等问题，不利于它的实际应用。基于这些问题，通过形貌调控、过渡金属掺杂及贵金属负载等方法对其进行改性处理来实现气敏性能的提升。本文通过水热法制备了棒状Co掺杂的In2O3材料和花状Au负载的In2O3材料，结合表征手段对材料形貌、结构和传感机理进行了详细研究。具体内容如下: 1、采用一步合成法制备得到不同摩尔比Co掺杂的In2O3纳米棒，测试了其对HCHO的气敏性能。纳米棒宽度在10～20nm，长度在40～60nm，小尺寸的纳米棒具有较大的比表面积，为气体反应供应了丰富的反应位点，增强了材料对HCHO的敏感性。通过多种表征手段讨论了Co掺杂对材料气敏性能的影响。结果表明:在最佳工作温度(130℃)下，In2O3/1％Co对10ppm HCHO的响应值达到23.2，是纯In2O3的4.5倍，同时，In2O3/1％Co对HCHO表现出了优异的选择性和较好的稳定性。突出的气敏性能归功于Co的掺杂，明显增加了材料中氧空位的数量，并诱导材料表面更多吸附氧的形成，促进材料表面的吸附反应，从而优化材料的气敏性能。 2、通过简单的合成方法制备得到不同摩尔比Au负载的In2O3材料，应用于C2H5OH气体的检测，对材料的形貌、结构和气敏机理进行了分析。结果表明:1.0％Au/In2O3样品的气敏性能最好，在250℃下，对50ppm C2H5OH的响应值达到505，同时还展现出较好的选择性及长期稳定性。C2H5OH气敏性能提高的原因主要有两方面:一是由竹叶状分枝组合而成的花状结构，提供了丰富的路径来促进目标气体的扩散、电子捕获及表面反应，二是适量Au纳米粒子的负载，Au的“化学敏化”和“电子敏化”作用增强了气敏性能。