钙钛矿复合氧化物在气敏方面的研究进展
不同形貌钙钛矿型氧化物、氧化锌纳米材料的可控制备及催化和气敏性能研究
不同形貌钙钛矿型氧化物、氧化锌纳米材料的可控制备及催化和气敏性能研究钙钛矿型氧化物(ABO3)具有较好的氧化还原性能和高温热稳定性能,使其在催化、太阳能电池、环境气体检测等领域具有广泛的应用前景。
但以传统的合成方法制备的钙钛矿比表面积较小(<10m2/g)、活性不高,使得其应用受到限制。
本文以提高钙钛矿型氧化物的比表面积和催化性能为目标,制备了不同形貌的钙钛矿型氧化物并通过贵金属Pd的负载进一步提高其催化氧化性能,揭示了产物组成、结构与其性能的关联。
同时,本论文还制备了具有三维有序大孔结构的氧化锌纳米材料,研究了贵金属Au、Pt的负载对其气敏性能的影响,主要研究内容如下：1、以赖氨酸、柠檬酸、硬脂酸、棕榈酸、甘氨酸、月桂酸为配体,采用溶胶凝胶法制备了LaNiO3纳米粒子,研究了配体种类对其结构和性能的影响。
结果表明：不同配体合成的LaNiO3具有不同的结构,其中以赖氨酸为配体合成出的LaNiO3具有最高的比表面积(17.3 m2/g)和最优异的CO催化氧化活性(T50%为221℃,T90%为260℃)。
赖氨酸是一种晶体生长导向剂,其含有的NH2基和COOH基等两种基团,可与金属阳离子结合,在煅烧后产生较多的空腔,增大钙钛矿的比表面积。
随着配体碳链的增加,合成的LaNiO3比表面积逐渐减少,其CO催化活性也逐渐减低。
采用赖氨酸辅助的溶胶凝胶法对LaNiO3的A、B位进行Sr和Cu的掺杂,结果表明掺杂后的催化活性有一定的提高,其中La0.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O3具有最高的吸附氧浓度和最佳的CO催化活性,T50%和T90%分别为211℃和247℃。
钙钛矿La0.9Sr0.1Ni0.9Cu0.1O3优良的催化性能与其较高的比表面积和吸附氧物种浓度有关。
2、空心材料是一种新型形貌材料,具有较大的比表面积。
本文采用碳球模板法,在较缓慢的升温速率(1℃/min)下,合成了多壳层空心球LaMnO3纳米材料。
基于钙钛矿材料的高性能光敏探测器研究
基于钙钛矿材料的高性能光敏探测器研究光探测器在成像、监测、信号传输等方面起着重要的作用。
而具有高迁移率、高吸收系数的有机金属卤代钙钛矿材料使低成本、宽光谱响应以及高灵敏度的新型光探测器成为了可能。
目前,钙钛矿光伏器件是国内外研究热点,并在很多领域取得了巨大的进展。
但是基于钙钛矿材料的光敏探测器研究尚处于起步阶段,有很多问题急需解决。
例如,其近红外及红外响应非常弱,器件可重复性较低,以及较短的器件寿命等。
针对这些问题,本论文首先运用钙钛矿对紫外、可见光高吸收效率的特点,结合单晶硅对近红外、红外的吸收优势发展出了以钙钛矿/单晶硅平面异质结为基础的宽光谱响应光敏二极管,其光谱响应覆盖范围达到约400<sup>1</sup>000 nm。
其次,利用钙钛矿材料大扩散长度的特性研发了一种具有1×10<sup>6</sup>开关比的高灵敏度平面光电导探测器。
最后,本文运用钙钛矿材料的柔韧性结合有机小分子层研发了一种性能优良的宽光谱柔性探测器。
同时,本文利用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对钙钛矿成膜过程进行优化,并运用氯取代纯碘代钙钛矿从而显著提高了器件可重复性及器件寿命。
本文的结论和创新一共分为三大部分:第一,介绍了一种基于钙钛矿/单晶硅的平面异质结有机-无机杂合光敏二极管,它结合了钙钛矿及硅的光谱吸收优势。
解决了钙钛矿在红外区以及单晶硅在紫外区的吸收劣势。
更重要的是,PVP修饰工艺作为一种调控钙钛矿薄膜结晶形貌的手段获得了很大的成果,它使器件具备了高光响应均匀度及器件制备可重复性。
实验结果显示,在400-800 nm光谱区域上器件具有很高的光谱响应均匀度（uSR=0.85）,同时在器件制备可重复性方面的性能偏差平均只有2.1%。
而且该器件具有超高的响应速度（645μs）,以及良好的开关特性和优秀的光暗比(I<sub>on</sub>/I<sub>off</sub>=1322)。
复合氧化物CdSnO3的合成、表征及性能研究
高偏锡酸盐的气体灵敏度和选择 陛。
３ 结果与讨论
２ 实 验
２ １ 实 验 方 法 ．
分别称取一定量的 Ｃ Ｎ ３ 和 １ ５ ｎ １ ｄ（ Ｏ） ． ３ Ｓ Ｃ ７ ｇ ・
５ ２ 并将它们在烧杯 中配置成一定浓度的溶液 ， Ｈ０， 然 后将两种溶液混合 ，在不断搅拌的条件下逐滴滴加 Ｎ Ｏ 调节 ｐ ＝ ０ 将 生成 的胶状 物沉淀置 于烘箱 ａ Ｈ， Ｈ １， 中于 １０℃条件下恒温干燥 １ ， ０ ０ 烘干后研磨得到细 ｈ 小的白色粉末 ， 再于马弗炉中在 ８ ０℃条件下煅烧 ２ ０
物在马弗炉中于 ８０℃煅烧 ２ 所得产物的 Ｔ Ｍ 照 ０ ｈ Ｅ 片， 颗粒的形貌大致为方块状 ， 其粒径在 １０ｎ ０ ｍ左
右。 ３２ 材料 的气敏 性能 ．
Ｒ 对 乙醇气体在最佳工作 电压 下的灵敏度可提高 ｕ ２ ０多倍 ， 对材料的改性效果显著 。由图可知 ， 浸渍掺 杂贵金属 Ｒ 使材料对 Ｈ ｓ ｕ 气体的灵敏 度提高到接
近 ７ 倍， ０ 其气敏性能明显优于对其他气体的灵敏度。 由此可知 ： 共沉淀法制备的 Ｃ Ｓ Ｏ 浸渍掺杂 Ｒ 后 ｄｎ 。 ｕ 对硫化氢气体具有良好的选择性和较高的灵敏度。 ３ ．工作电压对材料气敏性能的影响 ．２ ２ 图 ４５ ， 分别是改变工作电压后 ， 几种材料对气体 灵敏度的改变。从图 ４ 可以看出 ， 掺杂 ０ ｔ Ｒ 对 ．ｗ％ ｕ ５
图 ５ 加热 电压对硫化氢气体 灵敏度的影响
Ｆｉ． ｅｉｆ ｅ ｃ ｆｈ ａｉｇｖ ｌ ｇ ｎ ｇ ５ Ｔｈ ｌ ｎ ｅ ｏ ｅ ｔ ｏｔ ｅ ｏ ｎｕ ｎ ａ Ｈ２ ｇ ｓｓ ｎ ｉｖｔ Ｓ ａ ｅ ｓｔ ｉ ｉ ｙ
３１ 制备产 物的 结构和 形貌 分析 ．
半导体金属氧化物气敏材料的研究进展
第 ３期
阮伟 亮 ， ： 等 半导体金属氧化物气敏材料的研究进展
・５ ｌ・
薄 膜型 气体探 测器 ， 课 题 组还 利 用 了其 它 金属 氧 该 化 物制 成薄 膜 ， 一 系 列 可 燃 性气 体 进行 了 系统 测 对 试 。现 在 ， 要 有 Ｚ Ｏ、 ｎ ２ Ｆ ２ ３ Ａ ２ ３ ＷＯ 、 主 ｎ Ｓ Ｏ 、 ｅＯ 、 １ 、 ３ Ｏ Ｉ： ，Ｎ ： 这 些 金 属 氧 化 物 ， 们 在 生 产 和 生 ｎＯ 、 ｂＯ 等 它 活 中可 以检 测各 种 易 燃 易 爆 、 毒 有 害气 体 。刘 冠 有 威 等 系统地 研究 了 一Ｆ 气 敏 元 件 在 掺入 稀 土 ｅＯ 氧化 物 后 元 件 的 灵 敏 度 可 以 明 显 提 高 Ｊ 。吴 家 琨 等分 别 在 ２０Ｃ恒 温 氧化 下 制 备 一Ｆ２ ３其 ０￣ ｅＯ ， 对Ｃ Ｏ的灵敏 度 有 明显 提 高 。王金 忠 等在 一 ｅＯ Ｆ ：
复合金属氧化 物
钙钛矿型氧化物 Ａ Ｏ Ｂｓ
收稿 日期 ：０ ２— ２— ４ ２ １ ０ ２ 基金项 目： 山东省 高等 学校 科技 计划项 目（０ Ｄ １２ １Ｌ ０ ） 济南 大学科研基金项 目（０ ０ Ｋ １ １ ） Ｊ６ ０ ， ０ Ｂ ４ ； ０ ２ １ Ｘ Ｙ ０ ０ 作者简介 ： 亮（ ９ ６ ） 黑龙 江牡 丹江市人 ， 阮伟 １８ 一 ， 济南大学硕士研究生 ， 主要研究半导 体金 属氧化物气敏材料。
（ ． ｃ ｏｌ ｆ ｈｍｉｒ ｎ ｈ ｍ ｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｕ ｉｅｓｙｏ ｎ ｎ Ｊ ａ ２ ０ ２ ， ｈｎ ； １ Ｓ ｈｏ ｏ ｅ ｓ ｙａ ｄＣ ｅ ｉａ Ｅ ｇ ｅ ｎ ， ｎｖｒ ｔ ｆ ｉａ ， ｉ ｎ ５ ０ ２ Ｃ ｉａ Ｃ ｔ ｎ ｉ ｉ Ｊ ｎ
钙钛矿—金属有机框架材料光催化还原CO2的超快动力学
钙钛矿—金属有机框架材料光催化还原CO2的超快动力学钙钛矿—金属有机框架材料光催化还原CO2的超快动力学近年来，人类面临的气候变化和能源危机问题愈发严重，因此研究新型高效的能源转化和碳循环技术变得尤为重要。
其中，将二氧化碳（CO2）转化为有用的碳基化合物，例如甲醇或甲烷，成为实现碳资源化利用的关键步骤。
然而，CO2转化存在反应条件苛刻、效率低下、可持续性差等问题，因此寻求一种高效、经济、可持续的CO2转化策略成为科学家们的研究重点。
近年来，钙钛矿和金属有机框架（MOF）作为一类新型功能材料，因其丰富的结构特点、可调控性以及卓越的催化性能，引起了广泛关注。
特别是将钙钛矿与金属有机框架相结合，形成钙钛矿—金属有机框架复合材料，具备了稳定性好、光吸收率高、电子传输速率快等优点，因此成为光催化还原CO2的有力候选者。
钙钛矿所具备的优秀光催化性质使其成为一种理想的光应答材料。
通过适当的材料设计和表面修饰，能够调控其能带结构和电子传输特性，以提高光催化性能。
研究发现，通过合理调控钙钛矿的晶体结构和组分比例，能够实现可见光区域的高效光催化还原CO2反应。
此外，对钙钛矿进行表面修饰，如导入过渡金属、添加混合阳离子或负载低维材料等手段，能够增强其CO2吸附和活性位点，进一步提高反应效率。
金属有机框架因其大比表面积、调控性强以及丰富的催化中心，广泛应用于能源储存与转化。
通过合成不同结构和成分的金属有机框架，能够构建出具有多级孔道的体系，提高CO2吸附量和反应活性。
此外，通过引入合适的金属或有机配体，还可以调控金属有机框架材料的能带结构和电子传输性质，从而实现光催化CO2还原。
钙钛矿—金属有机框架复合材料在光催化还原CO2领域的应用也取得了显著进展。
研究发现，钙钛矿—金属有机框架具有优异的光催化性能，通过异质结构界面的形成，能够实现光生电子-空穴对的高效分离和传输，从而提高光催化还原CO2的效率。
此外，钙钛矿—金属有机框架复合材料还具备良好的稳定性和可再生性，为其在CO2转化领域的应用提供了有力支持。
钙钛矿型复合氧化物制备方法的研究综述
间 。 单 的 讲 ， 胶 一 凝 胶 法 就 是 用 含 高 化 学 活 性 组 简 溶 分 的 化 合 物 作 前 驱 体 ， 液 相 下 将 这 些 原 料 均 匀 混 在 合 ， 进 行 水 解 、 合 化 学 反 应 ， 溶 液 中 形 成 稳 定 并 缩 在 的 透 明 溶 胶 体 系 ， 胶 经 陈 化 胶 粒 间 缓 慢 聚 合 ， 成 溶 形 三 维 空 间 网 络 结 构 的 凝 胶 ， 胶 网 络 问 充 满 了 失 去 凝 流 动 性 的 溶 剂 ， 成 凝 胶 。 凝 胶 经 过 干 燥 、 结 固 化 形 烧
｛
（ 考 文献 ］ 参 Ｅ ｉ 邢 其 毅 ， 瑞 秋 ， 政 ： 础 有 机 化 学 ． Ｍ ］ 北 ｌ 徐 周 基 Ｅ ． 京 ： 等 教 育 出 版 社 ， ９ ３： ７ ． 高 １８ ２ ４
Ｅ ｌ 钱 旭 红 ， 建 宝 ， 家 俊 ， 玉 芳 ： 机 化 学 ｅ 高 焦 徐 有 ［ ］ Ｍ ．北 京 ： 学 工 业 出 版 社 ， ９ ９ ２ ８～ 化 １９：２
２３４．
Ｔｈ ｅ Ｔｈｅ ｅ ｉ ｕ ｎ Ｏ ｒ ｅ ｔ ｎｇ Ｅｆ ｅ ｔ Ｓ ｍ ｍ ｅ ｒ ｆ Ｍ ｏ ｓ ｂｓ ｉｕ ｅ ｎｚ ｎ ｏｒ ｔｃ Ｓｔ ｄｙ ｏ ｉ ｎ ｉ ｆ ｃ ｙ ｔｙ ｏ ｎｏ ｕ ｔ ｔ ｔ ｄ Ｂｅ ｅ ｅ
维普资讯
１ ８
内 蒙古 石 油 ４ ｒ Ｌ＿ －
２０ 第 ６ ０ ８年 期
钙 钛 矿 型 复 合 氧 化 物 制 备 方 法 的 研 究 综 述
金属氧化物半导体纳米气敏材料研究进展
由金属氧化物半导体材料做成的气敏传感器可用于多个 领域 ，包括农业 、工 业、医药 、汽车 、矿 山、气体排放 ＼ 泄 漏 、火灾 等 ，并且 其社会 需求紧 迫 。这类 材料 的气敏 性机 理 是基于 待测气体 的吸 附和紧 随着 的表 面氧化还 原反 应所 引起 的电阻变化 。比表面积相对大 些的材料 更能凸显它的 表 面特性 ，所 以气 敏材料 的尺寸 一般要 做到纳米 级别 。作
丙酮气 体 。此 外 ，研 究者们还 发现具有特 定结 构的多元 复 合金属氧化物有着 良好 的气敏性能 。Ｂ ｄ ｄ 等人用溶胶凝 ｏａ ｅ
胶法制备的钙钛矿结构 的Ｌ ｃ Ｍ 。Ｎ ０多元复合金属氧 ａ ｏ ｎ ｉ 。
化物，在对ｌ Ｏ ｐ 的Ｈｓ Ｏ ｐ ｍ ，气体 的响应 时间仅为５ 。 ｓ
对 金属氧化 物半 导体纳米材 料进行 贵金属 或金属氧化
物 的掺 杂是 开发和研 究新型气 敏材料 的重要方 法 ；扩展气
敏材料 体系 ，寻找 多元 金属氧 化物半 导体气敏材 料也是 当 前研 究的热点。 ２ 材料 的形貌和尺寸
为金属氧 化物半 导体纳米 气敏材 料在影 响其气 敏性能 方面
ＺＨＡＮＧ ｅ ｚ ｎ Ｘｕ ．ｈｏ ｇ
（ ｓｉ ｔ ｆ ｈ ｓｃ ｎ ｌｃｒ ｎｃＥ ｇｎ ｅｉｇＣ ｏ ｇ ｉｇＮｏ ｍａ ｉｅｓ ｙＣ ｏ ｇ ｉｇ４ ０ ４ ） Ｉ ｔｕ ｅ ｙｉｓ ｄＥｅ ｔｏ ｉ ｎ ｉｅｒ ， ｈ ｎ ｑｎ ｒ ｌ ｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ｑｎ ０ ０ ７ ｎ ｔ ｏＰ ａ ｎ Ｕｎ ｔ
主 要包括 ：材料元 素的组成 、材 料的形貌 与尺寸 、材料 的 制备方法等 因素 。 ｌ 材料元素的组成 作 为研 究历 史 较长 的 气敏 材 料如 ：Ｓ Ｏ、Ｚ Ｏ ０、 ｎ ， ｎ 、Ｗ
钙钛矿型复合氧化物
钙钛矿型复合氧化物钙钛矿型复合氧化物是一种重要的功能材料，具有广泛的应用前景。
它由钙钛矿结构的氧化物和其他氧化物组成，具有优异的物理、化学和电学性能。
本文将从钙钛矿型复合氧化物的结构、性质和应用等方面进行详细介绍。
一、结构钙钛矿型复合氧化物的结构是由钙钛矿结构的氧化物和其他氧化物组成的。
钙钛矿结构是一种典型的立方晶系结构，具有ABO3的化学式，其中A和B分别代表两种离子，O代表氧离子。
在钙钛矿结构中，A离子通常是较大的阳离子，B离子通常是较小的阳离子，O离子则是阴离子。
钙钛矿型复合氧化物中的其他氧化物可以替代A或B位置的离子，从而形成不同的结构。
二、性质钙钛矿型复合氧化物具有优异的物理、化学和电学性能。
其中，物理性能包括热膨胀系数、热导率、热容量等；化学性能包括化学稳定性、氧化还原性等；电学性能包括电导率、介电常数、铁电性等。
这些性能使得钙钛矿型复合氧化物在电子器件、催化剂、传感器等领域有着广泛的应用。
三、应用1. 电子器件钙钛矿型复合氧化物在电子器件中的应用主要包括电容器、压电器件、磁电器件等。
其中，铁电性是钙钛矿型复合氧化物在电子器件中应用的重要特性之一。
铁电性使得钙钛矿型复合氧化物可以用于制造铁电存储器、铁电传感器等器件。
2. 催化剂钙钛矿型复合氧化物在催化剂领域中的应用主要包括催化剂载体、催化剂活性组分等方面。
钙钛矿型复合氧化物具有较高的表面积和孔隙度，可以作为催化剂载体，提高催化剂的活性和选择性。
此外，钙钛矿型复合氧化物中的其他氧化物可以作为催化剂活性组分，提高催化剂的催化效率。
3. 传感器钙钛矿型复合氧化物在传感器领域中的应用主要包括气敏传感器、湿敏传感器等。
钙钛矿型复合氧化物具有较高的电导率和介电常数，可以用于制造传感器。
此外，钙钛矿型复合氧化物中的其他氧化物可以增强传感器的敏感性和选择性。
四、总结钙钛矿型复合氧化物是一种重要的功能材料，具有广泛的应用前景。
它由钙钛矿结构的氧化物和其他氧化物组成，具有优异的物理、化学和电学性能。
钙钛矿型氧化物催化氧化挥发性有机化合物的研究进展
钙钛矿型氧化物催化氧化挥发性有机化合物的研究进展目录1. 内容概览 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (4)1.3 研究目标 (5)2. 钙钛矿型氧化物的性质与结构 (6)2.1 钙钛矿型氧化物简介 (7)2.2 钙钛矿结构的形成条件 (10)2.3 钙钛矿型氧化物的电子结构和能带特性 (11)3. 挥发性有机化合物的危害与治理 (12)3.1 VOCs的定义与分类 (14)3.2 VOCs的危害 (14)3.3 VOCs的治理策略 (15)4. 催化氧化反应机理 (16)4.1 VOCs在催化剂表面的吸附 (17)4.2 活化反应与产物生成 (19)4.3 动力学及反应路径 (20)5. 钙钛矿型氧化物催化氧化VOCs的性能 (21)5.1 材料制备 (22)5.2 性能测试 (23)5.3 吸附与脱附特性 (25)5.4 选择性及稳定性 (26)6. 实验设计与结果分析 (26)6.1 实验方法 (27)6.2 实验结果 (28)6.3 结果分析 (29)7. 应用实例 (30)7.1 工业废气处理 (31)7.2 室内空气治理 (32)8. 结论与展望 (33)8.1 研究结论 (34)8.2 未来展望 (35)8.3 研究的局限性与展望 (37)1. 内容概览随着工业化的快速发展，挥发性有机化合物的排放问题日益严重，对环境和人体健康构成威胁。
钙钛矿型氧化物因其独特的物理和化学性质，在催化氧化领域具有广泛的应用前景。
本文旨在综述钙钛矿型氧化物在催化氧化VOCs方面的研究进展。
钙钛矿型氧化物是一种具有特殊晶体结构的氧化物材料，其通式可表示为ABO3。
这种材料具有较高的催化活性、良好的稳定性和较高的比表面积等特点，使其成为一种重要的催化剂材料。
钙钛矿型氧化物广泛应用于催化氧化多种VOCs，如甲醛、苯等。
通过改变催化剂的组成、结构和表面性质，可以调控其催化性能，从而提高催化氧化效率和产物选择性。
TiO2-SnO2复合氧化物介孔薄膜的气敏特性研究
中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ２ Ｐ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ －７ ７ ２ １ ） ９０ ０ －４ ００９ ８ （０ ０ ０－０ ８０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ａ —ｅ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｔｅ ｆｍ ｅ ｏ ｔ ｕ ｔｒ ｄ ｓ ａ ｃ ｎ ｇ ｓｓ ｎｓｎ ｒ ｐ ｒ ｉｓ ｏ ｓ ｓｒ ｃ ｕ ｅ
张锦 瑞 许 军娜 凌 云汉 ， ，
（． １ 河北 理 工 大 学 资 源 与 环 境 学 院 。 北 唐 山 ０３ ０ 河 ６ ０９： ２ 清 华 大 学 材 料 系 。 京 １０ ８ ） ． 北 ００ ４
摘
要：采用 蒸发诱导 自组装 工艺制备 了 ＴＯ －ｎ 介孔金属氧 化物薄膜 。采用静态配气法 。 ｉ２Ｓ Ｏ 研究 了不
８
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1 钙钛矿纳米晶粉的制备方法
1 . 1 固相合成法 固相合成法的通常做法是把相应硝酸盐、 乙酸 盐以及碳酸盐按化合物组成计量比例投料 , 其中要 加适量的草酸. 物料在球磨机中充分研磨制备前驱 体 , 取出后干燥煅烧即得产 品. 该方法 的特点是所 得产品的比表面积 特别大, 而且内部缺陷很 多. 傅 军等
[ 5]
以
Y2 O3, Fe( NO3 ) 3 ∀ 9 H 2 O 和 Zn( NO3 ) 2 ∀ 6 H 2O为原料, 按适当的物质量比配成混合溶液, 用 ( NH 4 ) 2 CO3 作 沉淀剂, 并用磁力搅拌均匀, 控制 p H 值在 8 . 5~ 9 . 0 , 最后得到完全共沉淀, 制得了纯相 YF eO3. 该法简单易 行, 易于进 行微量元素 添加, 无 须 昂贵原料 , 但得到的粉 体分散性差 , 在脱水过程 中 有严重团聚结块现象. 采用冷冻干燥或真空干燥能 有效解决这个问题 . 1 . 6 其他合成方法 刘润茹等
第 2期
赵玛 , 等 : 钙钛矿复合氧化物在气敏方面的研究进展
∀ 39∀
[ 8]
替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多 领域已有应 用 . 本文拟对 ABO3 钙钛矿型复合氧化物粉体及薄 膜在制备方法、 气体敏感机理和掺杂改性方面的研 究进展进行综述 , 以期为今后该领域研究提供理论 依据.
金属离子的比值为 2 1. 赵玛等
文章编号 : 1004- 1478( 2010) 02- 0038- 04
钙钛矿复合氧化物在气敏方面的研究进展
赵玛, 吴占雷, 韩周祥, 魏剑英, 张茹
( 郑州轻工业学院 河南省表介面科学重点实验室 , 河南 郑州 450002) 摘要: 综述了近年来国内外钙钛矿型复合氧化物气敏材料在粉体 、 薄膜方面的制备方法, 并对其气敏 机理进行分析, 认为在制备过程中 p H 值、 退火温度等因素是影响材料性质的主要因素 , ABO3 型气 敏材料 A 位、 B 位及贵金属掺杂可改善其材料的某些特性. 指出 , 研制能够同时监测多种气体的全自 动数字式智能传感器将是该领域今后的研究方向. 关键词 : 钙钛矿; 气敏材料 ; 智能传感器 中图分类号 : TP 212 . 2 文献标志码 : A
[ 17 ]
制备了 NdF eO3 钙钛矿纳米材料 ,
经过气敏测试发现 , 该材料对还原性气体 H 2 S 有较 好的气敏性能, 认为氧能夺取 N dF eO3 体内的电子 , 形成吸附氧 O2 ( ads) 状态, 使价带中的空穴浓度增加 并提高其有效载 流子浓度 , 导致 电阻下降 ; 当 H 2 S 与元件表面接触时, H 2 S 与吸附在元件表面的反应 活性较大的吸附氧 O2 ( ads) 发生反应, 释放出电子 e# ,
The progress of perovskite composite oxide in gaS- sensing
ZHAO M a , WU Zhan le,i HAN Zhou x iang, W E I Jian ying , ZHANG Ru
(H enan ProvincialK ey Lab of Surface and Interface Sci. , Zhengzhou Univ. of L ight Ind. , Zhengzhou 450002, China )
[ 2]
0 引言
随着人们环保意识 的增强, 控制环境中 有毒、 有害等污染气体的要求促进了气体传 感器和气敏 材料的发展 . 半导体金属氧化物是目前应用最为广 泛的一种气敏材料, 它的发展经历了从单一金属氧 化物到贵金属掺杂再到复合金属氧化物的过程 . 具 有钙钛矿型结构的稀土氧化物 ABO3是一种新型的 气敏材料
[ 1]
和巨磁电阻效应
[ 3]Βιβλιοθήκη , 在固体燃料, 由于用它制作的气敏元件具有灵敏度
电池、 固体电解质、 高温加 热材料、 固 体电阻器、 及
收稿日期 : 2009- 11- 13 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( 50872069) 作者简介 : 赵玛 ( 1959 ), 女 , 河南省南阳市人 , 郑州轻工业学院高级工程师 , 主要研究 方向为无机材料学 .
[ 4]
用溶胶 -
凝胶法制备了 L aCo0. 8 F e0. 2 O3钙钛矿纳米粉体, 该粉
首先用溶胶 - 凝胶法制备了镧锰
醇凝胶, 并在乙醇的超 临界状态下干 燥, 最终制 得 高比表面的超细镧锰干凝胶. 1 . 5 化学共沉淀法 化学沉淀法是将原料依据化学式计量比配制成 含有一定浓度的多种可溶性阳离子的盐溶液, 随后添 加适当沉淀剂, 调整 p H 值, 使各种阳离子同时形成 不溶性氢氧化物、 碳酸盐或草酸盐的沉积物, 再对沉 淀物进 行处理而 得到粉体 的方 法. 葛秀 涛等
[ 14]
O
2-
+ CH 3 OH
CO2 + H 2O + 2e
-
反应过程产生的电子进入导带 , 引起气敏材料电阻 变化 , 见图 1d).
采用射频磁控溅射法在 S i( 100)基
板上成 功 地 制备 了 正 交晶 系 钙 钛矿 相 L a0. 5 C a0. 5M nx T i1- x O 3薄膜. 2 . 2 脉冲激光沉积法 脉冲激光沉积 ( PLD) 法是各种制备薄膜方法中 最简单、 使用范围最广、 沉积速率最高的一种方法. PLD 可以沉积类金 刚石薄膜、 高温超导薄膜、 各种 氮化物薄膜、 复杂的多组分氧化物薄膜、 铁电薄膜、 非线性波导薄膜、 合成纳米晶量子点薄膜等. T. V Dam. Anh 等
[ 12 ]
以分 析 纯 的 K3 [ F e ( CN ) 6 ] 和
NdC l3 为原料 , 利用室温固相反应法制备 NdFeO 3 的 前驱体 Nd3 [ Fe( CN ) 6 ] , 通过热分解前驱体得到气 敏材料 NdF eO3. C. V. Gopa l Reddy 等 法制备了 BaSnO3 钙钛矿纳米材料. 1 . 3 溶胶 - 凝胶法 溶胶 - 凝胶法是将 金属醇盐或无 机盐经水解 直接形成溶胶或经解凝形成溶胶, 然后使溶质聚合 成凝胶化, 再将凝胶干燥、 焙烧去除有机成分 , 得到 无机材料. 该方法具有以下几个优点 : 1) 比较容易 实现分子水平上的均匀掺杂; 2) 与固相反应相比, 反应容易进行, 温度较低 ; 3) 选择合适的条件可以 制备各种新型材料. 该方法在制备过程中的某些关 键因素对钙钛矿材料的性能有很大的影响 , 如溶液 p H 值、 退火温度及柠檬酸用量等 . 郭鹏等
[ 15]
采 用脉 冲 激光 沉积 法在
T a2 O5 /S i O2 /S i复合硅片上制备了 110 nm 的具有钙 钛矿结构的 L a0. 5 Sr0. 5 CoO 3- 薄膜 . 2 . 3 筛网印花技术 筛网印花是按照印 花图案封闭其 非花纹部分 的网孔 , 使印花色浆透过网孔沾印到织物上的一种 印花方法. 该法在制造传感 器领域作用巨大 , 可用 于制备一些综合性和再生性的敏感元件 . 该方法简 单方便 , 易操作, 可重复性好. 图 1 表面吸附控制型的工作示意图 牛新书等
合成了 Sm FeO3 前
驱体 , 并在不同温度条件下退火制备了具有单一正 交钙钛矿结构的纳米粉体 材料, 研究 发现: 随退 火 温度的增高, S m FeO 3 的晶胞体积减小 , 平均晶粒尺 寸变小, 元件的电导随之增大, 850 ! 退火的样品显 示出最高的气敏性 . G. N. Chaudhari等 体粒径为 20~ 40 nm. 1 . 4 超临界流体干燥法 余高奇等
[ 7] [ 6]
也用热分解
采用高压高温方法合成了钙钛矿
型 SmCoO 3 复 合 氧 化 物 , 实 验 表 明 , 在 2 . 75~ 4 . 20 GPa , 1 061 ! 附近时, Co2 O3 和 S m 2O 3发生固相 反应 , 形成了 SmC oO3 纳米粉 . 任跃红等
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第 25 卷 第 2 期 2010 年 4月
郑州轻工业学院学报 (自然科学版 )
J OU RNAL O F ZH ENG ZHOU U N I V ER S I TY O F L I GHT I NDU STRY ( N atu ral Science)
Vo. l 25 N o . 2 A pr . 2010
Abstract : The preparation m ethods o f perovskite type ox ide pow ders and thin fil m s in recent yearsw ere re view ed , and its gas sensing m echan ism w as analyzed . T he p H value, the annealin g te m perature and other facto rs in th e preparatio n process w ere m a in factors that affected the m ateria l properties . A site , B site and prec io us m etal doping into ABO3 type perovsk ite m aterial can i m prove certain characterist ics o f the m ateri a. l It is a lso pointed ou t that the autom atic dig ita l sm art sensors wh ich can si m u ltaneously m on ito r a variety of gases w ill be the d irection of future research in th is field . K ey w ord s : perovsk ite; gas sensing m a teria; l sm art sensor 高、 响应快、 稳定性强、 使用方便等优 点, 因此备 受 关注 . 钙钛矿型氧化物的 A 位是稀土或者碱土金属 离子 , 起稳定结构作用, B 位则由较小的过渡金属离 子占据, 它的晶体结构 稳定, 特 别是用其他金属 离 子掺杂 A 位或者 B 位后, 可以形成阴离子缺陷或不 同价态的 B 位离子 , 使其性能得到改善 , 而 晶体本 身的结构没有发生根本改 变. 此外 , 该材料还具 有 良好的催化活性