納米ZnO基復合陶瓷厚膜的氣敏特性與應用研究.pdf

1、本文以顆粒狀納米ZnO為氣敏基體材料，研究不同的摻雜種類（V2O5 和WO3）、摻雜含量（1wt％，5wt％，10wt％，30wt％）和燒結溫度（450℃，650℃，850℃）等摻雜工藝對ZnO 基復合陶瓷材料的形成及其性能的影響，尤其是大量摻雜所制備的多元復相氣敏陶瓷的摻雜效應；結合材料的微觀分析(XRD 和FESEM)以及相關理論，闡明了試驗中的電阻和氣敏現(xiàn)象；探討了納米ZnO基厚膜敏感元件對于聚氯乙烯（PVC）熱作用所散發(fā)氣味的檢

2、測實用性，并通過多次重復試驗評價其氣敏檢測性能。 試驗采用高表面活性的納米ZnO使得ZnO—V2O5二元相圖中的液相線轉變溫度降低，有液相參與的固相燒結導致燒結后的物相種類復雜；以Zn3(VO4)2 為代表的ZnxVyOz 系列物相增大了材料的空氣電阻，不利于氣敏性能的改善。1wt％的微量摻雜和450℃的低溫燒結工藝，保證了Zn-V-O復合陶瓷較好的氣敏特性。 對于納米Zn-W-O體系材料而言，與純納米ZnO相比，30w

3、t％的重量摻雜和450℃的低溫燒結工藝可使材料對乙醇和苯的靈敏度分別提高6倍和4倍。復合陶瓷中的輔相發(fā)揮了積極作用，其中WO3升華－冷凝而形成橋接的物理作用以及ZnO與WO3 酸堿中心相互的催化作用是獲得優(yōu)異敏感性能的主要原因。另外，極性材料WO3 隨摻雜工藝的改變而發(fā)生多相轉變，這種多相共存引起Zn-W-O復合陶瓷的電學不穩(wěn)定性，從而影響材料的氣敏性能。 聚氯乙烯(PVC)的熱伴生氣味檢測試驗開拓了氣敏復合陶瓷的應用范圍，Zn