甲醛气体传感器.doc

目 录 摘要 （中文）……………………………………………………………（1） 关键词（中文）……………………………………………………………（1） 1 引言………………………………………………………………………（1） 2 甲醛气体传感器结构、材料和敏感机理 …………………………… （1） 2.1甲醛气体传感器的结构……………………………………………（1） 2.2甲醛气体传感器的材料………………………………………………（3） 2.3 甲醛气敏传感器的敏感机理 …………………………………………（3） 2.4 甲醛气敏传感器的研究现状……………………………………………（4） 3 金属氧化物甲醛气体传感器………………………………………………（5） 3.1 SnO2甲醛气敏元件………………………………………………………… （5） 3.2 ZnO甲醛气敏元件……………… …………………………………………（5） 3.3 Fe2O3甲醛气敏元件…………………………………………………………（5） 3.4 掺杂对甲醛气敏元件气敏特性的改善 ………………………………（5） 3.4.1 ZnO-La2O3共掺杂对SnO2甲醛气敏元件气敏性能的改善………………（6） 3.4.2 ZnO中掺杂La2O3对甲醛气敏元件气敏性能的改善……………………（6） 4 ZnO中掺杂La2O3甲醛气体传感器的性能研究………………………… （6） 4.1 ZnO中掺杂La2O3甲醛气敏传感器的制备………………………………（6） 4.2 ZnO中掺杂La2O3甲醛气敏传感器的性能 ………………………………（6） 4.2.1 工作温度对元件灵敏度的影响 …………………………………………（6） 4.2.2 烧结温度对元件灵敏度的影响…………………………………………（7） 4.2.3 甲醛浓度对元件灵敏度的影响…………………………………………（7） 4.2.4 元件对甲醛气体的选择性………………………………………………（7） 4.2.5 元件响应—恢复曲线……………………………………………………（8） 5 结束语 ………………………………………………………………………（8） 致谢 …………………………………………………………………………… （8） 参考文献 ……………………………………………………………………… （8） 摘要（英文） …………………………………………………………………(9） 关键词（英文） ………………………………………………………………（9） 甲醛气体传感器的研究 摘要：本文介绍了甲醛气体传感器的结构、材料以及敏感机理，并采用La2O3掺杂ZnO制备了旁热式甲醛气敏元件。通过WS-30A气敏元件测试仪系统分析表明：在0.05%、0.1%、0.15%、0.25%、0.5%、0.65%六种掺杂比例中，掺杂0.1% La2O3并用500℃烧结且工作温度为210℃的元件对甲醛的灵敏度有显著的效果。对体积分数为5ppm的甲醛气体，元件的灵敏度达到了3.8，响应和恢复时间分别为8s和20s。对元件气敏机理进行了分析。 关键词：ZnO； La2O3掺杂；气敏元件；甲醛 引言 甲醛现在被各界普遍认为是室内第一杀手，它的释放期长一般为3-15年，其对人体尤其是婴幼儿、孕期妇女、老人和慢性病患者甚为严重。室内甲醛气体释放周期较长，轻微超标时居住者不易察觉。超标四五倍时，居住者才能嗅出气味[1]。可见甲醛是一种原生质毒物，毒性强而潜伏周期长。室内空气中的甲醛主要来源装修材料。随着人们生活水平和生活质量的日益提高，室内装修装修热潮越来越高，室内甲醛气体对人体健康的影响非常巨大，做甲醛检测已成为现在入住新居的一项必不可少的程序。因此，研制出甲醛气敏传感器检测仪是很有现实意义的。 目前，检测室内甲醛气体的方法有很多中，比如：分光光度法、电化学法、色谱法[2]和传感器检测法。其中分光光度发、电化学法和色谱法选材复杂，制备过程繁杂，因而成本较高，不能普及到日常生活中。然而，半导体甲醛气敏传感器制作简单，成本低，使用方便而易于交换，可以将甲醛气体浓度信号转化成电信号，在检测气体浓度方面具有一定的优势。 氧化锌和二氧化锡都是具有较宽带陷的N型半导体材料，具有气敏特性。其气敏特性决定于晶粒大小、表面态和吸附氧的量[3]。本文粗犷介绍甲醛气体传感器的结构、材料和工作机理等后利用实验室的条件制备出氧化锌纳米材料，并以氧化锌纳米材料为基底通过掺杂La2O3制备出了对甲醛有较高选择性的气敏元件，这有望开发成一款新型的甲醛敏感元件。 2 甲醛气体传感器结构、材料和敏感机理 2.1 甲醛气体传感器的结构 甲