烧结温度及掺杂TiO2对ZnO气敏性能的影响.pdf

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1、2013年仪表技术与传感器2013第5期InstrumentTechniqueandSensorNo．5烧结温度及掺杂TiO2对ZnO气敏性能的影响任琳，田润澜，齐兴龙，陈超(空军航空大学信息对抗系，吉林长春130022)摘要：通过溶胶一凝胶法制备ZnO凝胶，在300℃预烧结。为了得到不同尺寸的ZnO粉体，并对ZnO粉体进一步纯化，将预烧粉体在不同温度，500oC、700℃、900℃下缓慢烧结，最后将所得粉体涂附在陶瓷管上，在450℃下烧结制备成气敏元件。测试所得的气敏元件对丙酮、乙醇、甲苯这些VOC气体的灵敏性。实验结果表明，500℃下烧结的粉体所作成的器件，对气体

2、具有最大的灵敏度，其原因为随着烧结温度的增加，ZnO的颗粒变大，从而限制了固体与气体的反应面积。再以TiO材料为掺杂剂，研究掺杂后元件的气敏特性。乙醇和甲苯的最佳工作电流得到了降低，这一现象，将有助于降低器件的工作温度，这也是目前研究ZnO气体传感器主要需要解决的问题。关键词：ZnO；VOC气体传感器；溶胶凝胶法；TiO2掺杂中图分类号：TP212．2文献标识码：A文章编号：1002—1841(2013)05—0007—03CalcinationTemperatureandAddingTiO2onInfluence0fZnoGasSensitivityRENLin，T

3、IANRun—lan，QIXing—long，CHENChao(DepartmentofAviationElectronicalEngineering，AviationUniversityofAirForce，Changchun130022，China)Abstract：TransparentZnOgelwaspreparedbysol—gelprocessforgettingfinepowderofZnOwiththepre—firingat300℃．Inordertopurifythefinalproductsandobtaindifferentgrainsize

4、，ZnOpowderwasfurthercalcinedatdifferenttemperatureof500℃，700℃and900cC．Thesensorwaspreparedbycoatingthepowderonaluminatubesandpost—firingat450oC，thenthesensingpropertiestothevolatileorganiccompound(VOC)gasessuchasethanol，tolueneandacetoneweretested．Theoptimumsensingpropertieswereobserved

5、forthespecimencalcinedat500oC，anditdegradedwiththeincreaseincalcinationtemperaturebecauseofthelargergrainsizethatlimitsthesurfaceareaforgas-solidreaction．ThispaperresearchedahighlysensitiveZnO-TiO2basedthickfilmVOCsensor．TiO2wasaddingingassensorasadopant．Thecompoundoxidesensordebasedthe

6、optimumworkingcurrentsofethanolandtoluene．ThisphenomenonredoundstodebasethesensorworkingtemperaturewhichisthemostimportantproblemtoZnOgassensor．Keywords：ZnO；VOCgassensor；sol—gel；addingTiO20引言杂TiO对ZnO气体传感器气敏特性的影响。结果表明，TiOZnO是一种多功能宽带隙半导体材料，它具有广泛的用掺杂剂很好地降低了传感器对VOC气体的工作电流，而且掺途，因此受到高度重视。ZnO是

7、一种典型的表面控制型气敏材杂后的器件也表现现出了更快的相应恢复时间，这将更有利于料，通常，其颗粒越小，比表面积越大，氧吸附量则越大，材料的ZnO气体传感器的实用化。气体灵敏度则越高；此外，掺入贵金属或者涂覆贵金属催化涂1ZnO纳米材料制备层，也能提高它的灵敏度和选择特性。ZnO是发现最早、也实验采用溶胶一凝胶法制备ZnO粉末。将适量的二水合是应用最多的金属氧化物半导体气敏材料之一¨2J。与广泛醋酸锌溶解于无水乙醇与乙酸的混合溶液中，并加入少量的去使用的SnO：气敏材料相似，两者对可燃性气体都具有普遍的离子水，在60℃下搅拌1h，得到无色、透明的溶液。