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什么是气敏材料以及纳米氧化锡用于气体传感器的应用情况

来源:广州宏武材料科技有限公司 纳米SNO2生产商    发布时间:2018-04-20浏览量:

      气敏材料是一种对某种环境中某种气体十分敏感的材料,一般都是某种类型的金属氧化物,通过掺杂或非化学计量比的改变而使其半导化,其电阻随其所处环境的气氛而变。不同类型的气敏材料,对某一种或几种气体特别敏感,其阻值将随该种气体的浓度(分压)有规律地变化,其检测灵敏度为百万分之一的量级,个别可达十亿分之一的量级,远远超过动物的嗅觉感知度,故有“
电子鼻”之称。

      传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。气体传感器是对气体所含特定成分的物化性质作出感应,并将其转化为适当的电信号,从而对气体种类及浓度作出检测的传感器。SnO2 、ZnO、Fe2O3等半导体金属氧化物作为气敏材料已被广泛使用,In2O3作为新型的气敏材料也已引起研究者的关注。

      随着科技的不断发展,二氧化锡作为一种特殊且具有多种用途的重要工业原料,它的用途、用量又不断扩大,目前在气敏材料、浅色或白色导电材料、纳米复合光催材料等的应用方面已经显示出现实和潜在的巨大市场。因此,寻找工艺设备简单、成本低、产物收率高、而且性能稳定的制备方法具有很大的意义。


      纳米二氧化锡SnO2是最早使用,也是当前应用最广的一种气敏材料,由于氧化锡对各种可燃气体都有较高的气敏性,而被广泛应用于可燃气体的检测与报警。用它设计制作的可燃气体传感器具有灵敏度高、输出信号大、对有毒气体有高阻抗、寿命长和成本低等特点。以纳米氧化锡为基体材料,并掺入适当的催化剂或添加剂,还可以制得对酒精、氢气、硫化氢、一氧化碳和甲烷等气体具有选择性敏感作用的氧化锡气敏元件。

      由于氧化锡的气敏机理属表面控制型,气体灵敏度的高低与材料的比表面积有关,通常比表面积越大,气体灵敏度越高。因此氧化锡气敏材料的纳米化和薄膜化成为提高氧化锡气体灵敏度比的两种途径。

      近年来,许多材料学和电子学工作者纷纷加入这一领域,致力于SnO2气敏材料吸附特性及检测机理等方面的研究,其产品也已经渗透到了石油化工及家庭民用的各个领域。用作气敏元件,二氧化锡有许多优于其它材料的性能,例如,灵敏度较高,工作温度低等。以往在烧结型及膜型传感器方面研究较多,目前广泛用于对有毒气体以及可燃性气体进行检测。但这种气敏元件稳定性及选择性比较差、响应时间和恢复时间较长、器件的重复性不太理想、不利于集成化、多功能化等,可采用纳米技术制成表面积很大的薄膜型及粉体传感器,以利于元件的微型化、集成化,提高灵敏度,缩短响应及恢复时间。另一方面,发展高选择性的传感器需要利用硅的微电子技术,薄膜技术即是实现这个目标最合适的方法。对传统气敏元件进行改性的另一种方法,对纯的氧化锡进行多种单质及化合物的掺杂,用于降低工作温度、提高灵敏度和选择性。


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