Nb摻雜二氧化鈦多孔薄膜的制備及氧敏性能的研究.pdf

1、由于金屬氧化物半導(dǎo)體的電導(dǎo)率對周圍氣體有一定的依耐性，是作為作為氣敏材料的理想選擇。在所有的傳統(tǒng)金屬氧化物中，已經(jīng)有研究表明TiO2在氧化傳感器上有著較大的應(yīng)用前景。主要是因為它在高溫下有穩(wěn)定的化學(xué)穩(wěn)定性及比ZrO2更強(qiáng)的耐鉛中毒能力。目前主要圍繞施主雜質(zhì)Nb5+摻雜以提高其氧敏特性，對TiO2多孔薄膜氧傳感器的研究開拓了一個新的方向，本文在制備出形貌優(yōu)異的二氧化鈦多孔薄膜的基礎(chǔ)上，對其所制成的氧敏元件也進(jìn)行了全面的表征和性能測試，分析

2、了薄膜表面微結(jié)構(gòu)和薄膜表面電導(dǎo)率之間的關(guān)系，探討了材料的氧敏機(jī)理，實驗獲得的主要結(jié)論如下：
　　1、以TiCl4為源物質(zhì)，乙醇為溶劑，用溶膠-凝膠法制備Nb摻雜TiO2多孔薄膜，通過浸漬提拉在氧化鋁基片上鍍膜。并采用XRD、FESEM、EDS等手段表征薄膜的結(jié)構(gòu)和成分。結(jié)果表明：該方法可以制備出附著力強(qiáng)、無裂紋的多孔薄膜，實現(xiàn)了將Nb5+(0.70?)成功摻進(jìn)TiO2晶格中并取代了部分Ti4+(0.68?)。
　　2、純Ti

3、O2及Nb摻雜TiO2多孔薄膜在800℃下燒結(jié)為銳鈦礦相和金紅石的混合相，且隨著摻雜量的增加，金紅石相(110)晶面的衍射峰有逐漸減弱的趨勢，即Nb摻雜可以抑制銳鈦礦相向金紅石相轉(zhuǎn)變。
　　3、TiO2薄膜的介孔結(jié)構(gòu)由粒徑和形狀均一、相互連接的納米晶粒構(gòu)成。Nb摻雜能夠抑制晶粒長大，有利于制備出比表面積更大的多孔薄膜材料，提高TiO2薄膜材料的氧敏性能，當(dāng)摻雜量為6％時性能最佳，在700℃下，其在2％和20.9％氧分壓中的最大靈敏