通过简单溶液法制备的Cr2 O3纳米粒子的气敏特性及机理

摘要

以Cr(NO3)3·9H2O和NH3·H2O为原料在水体系中进行化学反应并在空气中烧结,制备了直径为20～30 nm的氧化铬纳米颗粒.利用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对该纳米颗粒的结构和形貌进行了表征.XRD谱图表明Cr2 O3纳米颗粒为三方晶相.利用BET法计算Cr2 O3纳米颗粒的比表面积为39.38 m2·g-1.利用X-射线光电子能谱(XPS)观察到Cr2 O3纳米颗粒表面存在丰富的表面吸附氧,这些吸附氧可以介导目标分子的响应.制备了基于Cr2 O3纳米粒子的厚膜传感器,用于在250℃的操作温度和10 ppm的检测限下检测丙酮、甲醇、乙醇、1-丙醇和甲苯.为了便于实际应用,测试了传感器的时间稳定性,一年后传感器的响应保持在95％,时间常数保持在97％.同时,还测试了传感器对环境湿度的响应,这种响应可忽略不计.最后,分析了与所用静态方法相关的实验误差.