铁系复合氧化物丙酮敏感材料的研究

摘要

丙酮气敏传感器在诊断糖尿病、乙型脑炎、脑膜炎以及肉类腐蚀、环境监测等方面有着广泛的应用.该文通过溶胶-凝胶法制备了丙酮气敏材料ZnFe<,2>O<,4>和LaFeO<,3>薄膜,从溶胶的制备、薄膜的形成、丙酮敏感性能等三个方面,对这两种丙酮敏感材料进行了系统的研究.实验中以可溶性无机盐为原料,从溶胶-凝胶法工艺出发,研究了复合氧化物ZnFe<,2>O<,3>溶胶和薄膜的制备过程.结果表明:(1)分别采用柠檬酸和乙酰丙酮作为络合剂,用溶胶-凝胶法都能成功的合成ZnFe<,2>O<,4>薄膜.(2)柠檬酸有利于形成均匀良好的ZnFe<,2>O<,4>溶胶,其络合效果优于乙酰丙酮;pH值对柠檬酸的络合效果有很大影响,pH值增大有助于提高柠檬酸的络合度.(3)烧结温度对于ZnFe<,2>O<,4>薄膜的形态以及晶粒发育有很大的影响,在700℃下烧结可以得到覆盖良好、结构均匀的薄膜.实验研究了铁系复合氧化物ZnFe<,2>O<,4>和LaFeO<,3>薄膜的电阻-温度特性及其丙酮敏感性能,结果表明:(1)ZnFe<,2>O<,4>和LaFeO<,3>薄膜电阻随温度升高呈指数下降,表现出明显的半导体特性.(2)ZnFe<,2>O<,4>薄膜为N型半导体,LaFeO<,3>薄膜为P型半导体.(3)ZnFe<,2>O<,4>薄膜对丙酮有一定的敏感性,LaFeO<,3>薄膜对低浓度丙酮的敏感性更好.(4)通过掺杂可以提高LaFeO<,3>薄膜的丙酮敏感性,还可以降低敏感温度.

目录

文摘

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第一章前 言

第二章文献综述

2.1半导体陶瓷薄膜的制备方法

2.1.1物理法

2.1.2化学法

2.2溶胶-凝胶法制备陶瓷薄膜

2.2.1溶胶—凝胶法的发展历史

2.2.2溶胶-凝胶法在薄膜制备方面的应用现状

2.2.3溶胶—凝胶法的分类和特点

2.2.4溶胶—凝胶工艺较之其它传统的无机材料制备工艺的优点

2.2.5溶胶—凝胶法的制备工艺

2.2.6溶胶—凝胶法制备陶瓷薄膜的关键技术和工艺难题

2.3气敏材料研究进展

2.3.1金属氧化物气敏材料的敏感机理

2.3.2半导体气敏传感器的主要参数与特性

2.4丙酮传感材料的应用及国内外发展现状

2.4.1丙酮传感器应用

2.4.2丙酮传感材料研究进展

2.5课题的提出

第三章实验方案设计与研究方法

3.1实验用原料

3.2薄膜合成工艺

3.3气敏性能测试

3.4分析方法

第四章ZnFe2O4丙酮气敏薄膜的制备及性能研究

4.1 ZnFe2O4材料结构及丙酮敏感机制

4.1.1 ZnFe2O4材料结构

4.1.2 ZnFe2O4材料丙酮敏感机制

4.2 ZnFe2O4溶胶的制备

4.2.1柠檬酸的络合机理

4.2.2乙酰丙酮的络合机理

4.2.3络合剂对溶胶制备影响

4.3 ZnFe2O4薄膜的制备

4.3.1烧成制度的确定

4.3.2最佳烧结温度的确定

4.3.3烧结温度和络合剂对薄膜形态的影响

4.3.4拉膜次数对薄膜厚度以及薄膜形态的影响

4.4 ZnFe2O4薄膜气敏性能测试

4.4.1 ZnFe2O4薄膜材料的电阻温度特性

4.4.2丙酮敏感性能测试

第五章LaFeO3丙酮气敏薄膜

5.1 LaFeO3材料结构及导电机制

5.2 LaFeO3薄膜的制备

5.2.1 LaFeO3凝胶热分析

5.2.2 LaFeO3薄膜烧成温度的测定

5.2.3掺杂Mo改进LaFeO3气敏薄膜电阻—温度特性

5.2.4掺杂Mo对LaFeO3薄膜表面形貌的影响

5.2.5 Mo掺杂对LaFeO3薄膜气敏性能的影响

5.2.6 LaFeO3薄膜气敏机理

第六章结论

参考文献

发表论文和科研说明情况

致谢