表面修饰SnO气体传感器工艺研究及性能分析

摘要

SnO<,2>是重要的化工、陶瓷原料。SnO<2>气敏材料是目前陶瓷半导体气敏材料研究的重点和产业中的主体材料，但存在选择性、稳定性等问题，许多技术问题有待进一步研究。 本文采用溶胶一凝胶法、半透膜渗析技术制备出SnO<,2>纳米粉体。采用旁热式结构制成SnO<,2>气体传感器、Al<,2>O<,3>催化层修饰的SnO<,2>双层膜气体传感器和TiO<,2>催化层修饰的SnO<,2>双层膜气体传感器。 采用静态配气法测试，结果表明，SnO<,2>气体传感器对乙醇较敏感，最高灵敏度可达12以上，对甲烷不敏感，可作为检测乙醇气体的气敏元件。Al<,2>O<,3>催化层修饰的SnO<,2>双层膜气体传感器在掺Pt质量分数为3％时，对甲烷较敏感，最高灵敏度可达5以上，对乙醇气体没有敏感性，可作为检测甲烷气体的气敏元件。通过研究加热电压对气敏性能的影响，发现加热电压为5V时，器件对甲烷的选择性最好，灵敏度为5左右。TiO<,2>催化层修饰的SnO<,2>双层膜气体传感器在掺Pt质量分数为7％时，对甲烷气体敏感性最好，最高灵敏度可达5以上，对乙醇灵敏度为2，与A1<,2>O<,3>催化层修饰的SnO<,2>双层膜气体传感器相比，选择性较差。 利用SEM观察Al<,2>O<,3>(掺质量分数3％Pt)催化层修饰的SnO<,2>双层膜气体传感器的表面形貌，测试结果表明，敏感膜颗粒分布均匀，表面气孔较多，尺寸为100nm的颗粒由20～30 nin小颗粒团聚而成。Al<,2>O<,3>表面催化层厚度为601xm，催化层颗粒不均匀，尺寸O.7μm的颗粒为三氧化二铝，尺寸0.1μm的颗粒为掺杂物Pt。Al<,2>O<,3>催化层表面疏松，有利于气体选择性通过催化层，到达敏感层表面。 通过对SnO<,2>敏感机理分析，本文认为Al<,2>O<,3>催化层对干扰气体乙醇起催化燃烧作用，对CH<,4>气体起催化活化作用，达到提高选择性的效果。TiO<,2>材料具有气敏性，但由于TiO<,2>比较致密，气体不容易通过，影响SnO<,2>敏感膜的气敏性，Pt/TiO<,2>催化修饰层没有起到选择性的作用，气体传感器的选择性不好。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明及使用授权书

第1章绪论

第2章SnO2粉体合成及传感器制作工艺

第3章SnO2气体传感器性能

第4章Al2O3修饰SnO2双层膜的表征及组分分析

第5章气敏机理及表面修饰机理探讨

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢