TiO2-SnO2复合氧化物介孔薄膜的气敏特性研究.pdf

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1、8传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第9期＼)p研究与探讨0c0、TiO2-SnO2复合氧化物介孑L薄膜的气敏特性研究张锦瑞，许军娜，凌云汉(1．河北理工大学资源与环境学院。河北唐山063009：2．清华大学材料系。北京100084)摘要：采用蒸发诱导自组装工艺制备了TiO2-SnO介孔金属氧化物薄膜。采用静态配气法。研究了不同掺杂量SnO。对TiO元件气敏性的影响，并通过测定电化学阻抗谱，分析了介孔金属氧化物的气敏机理。结果表明：随着SnO。掺杂量的增加，TiO元件对乙醇气体灵敏度也随

2、之提高，而初始响应温度则随之降低。在250℃时，2O％一TiO和SnO2元件对体积分数为500×10乙醇的灵敏度分别为l3．24和14．26。阻抗分析表明：复合氧化物对还原性气体敏感过程具有明显容抗特征。关键词：介孔材料；TiO2一SnO。薄膜；蒸发诱导自组装；气敏中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)09-0008-04Researchongas—sensingpropertiesofmesostructuredTiO2-SnO2compositethinfilmsZHANGJin—rui，XUJun—Ha，LINGYu

3、n．han。(1．CoHegeofEnvironmentandResources，HeibeiPolytechnicUniversity，Tangshan063009，China；2．LaborataryofAdvancedMaterials，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：MesostructuredTiO2-SnO2thinfilmsaresuccessfullypreparedonslideglassbyevaporation—inducedself-assemblyprocess．Theg

4、assensingpropertiesofTiO2-SnO2thinfilmsfabricatedonaluminaceramictubearemeasuredbyastationarystategasdistributionmethod．Theresultsindicatethatwiththeincreaseoftin·dopedthesensitivitiesoftheTiO2sensorstowardalcoholincrease，whiletheinitialresponsetemperaturesdecrease．Atthetemperatureo

5、f250oC，thesensitivitiesof2O％一TiO2andSnO2sensorstowardalcohol(500×10)are13．24and14．26，respectively．Fromanalysisoftheimpedancechanges，themetaloxideexhibitsobviouscapacitancecharacteristicwhenitisexposedtoreducinggas．Keywords：mesoporousmaterial；TiO2一SnO2thinfilms；evaporation-inducedsel

6、f-assembly；gassensing0引言而TiO禁带宽度为(3．2eV)，两者禁带宽度相近，通过向自从1992年美孚公司首次报道M41S系列介孔氧化介孔TiO薄膜中掺杂SnO，能控制薄膜的微观结构和改硅分子筛以来，介孔材料就成了国际上跨学科研究的热变电子传输特性，从而达到改善TiO材料气敏性的目的。点。与氧化硅相比，非硅系的金属氧化物在传感器、催TiO一SnO复合材料已广泛应用于光催化方面，但是用于气化、光学性能方面有着广泛的应用。半导体介孔金属氧化敏材料方面的研究仍不多见。物由于具有晶粒粒度小、比表面积大、可以很好地控制气体本文采用蒸发诱导自组装工艺

7、，以P123为模板剂，在传输等特点，成为气敏材料研究的重点。非水体系中合成了TiO。．SnO。复合介孔金属氧化物，并测半导体金属氧化物TiO由于具有较好的光电性能而定其对乙醇气体的敏感性；通过对复合介孔氧化物阻抗测被广泛应用于光催化、选择性催化和气敏方面。单一金属定和分析，对其气敏机理进行了初步解析。氧化物TiO的工作温度较高，能耗较大。为了改善1实验TiO2气敏性，已有通过掺杂Ga203，V205E63和WO3E7]形采用Ti(0cH)和SnC1·5H20为制备介孔氧化物成二元金属复合氧化物的研究报道。SnO是目前应用最的源和Sn源。将P123模板剂加入到无

8、水乙醇溶液中，广泛的一种气敏材料，属于