氧化銦微結(jié)構(gòu)的制備、改性及其氣敏特性研究.pdf

1、氧化銦(In2O3)作為一種禁帶寬度為3.55-3.75 eV的n型半導(dǎo)體金屬氧化物材料，由于其具有較好的催化活性、較高的電導(dǎo)率和較寬的禁帶寬度，作為氣敏材料被廣泛應(yīng)用于氣體傳感器領(lǐng)域。近年來，研究發(fā)現(xiàn)通過摻雜改性可有效提高In2O3氣體傳感器的氣敏性能。
　　本文采用水熱法制備了In2O3微結(jié)構(gòu)，通過摻雜貴金屬、金屬氧化物來研究In2O3氣體傳感器的氣敏性能。利用XRD、SEM、EDS、TEM和XPS對(duì)合成的樣品的晶體結(jié)構(gòu)、微觀

2、形貌、元素組成及價(jià)態(tài)進(jìn)行表征分析。同時(shí)，對(duì)制備的In2O3氣體傳感器進(jìn)行了氣敏特性測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　(1)采用水熱法合成In2O3空心微球結(jié)構(gòu)，表征結(jié)果表明制備的In2O3為立方體型結(jié)構(gòu)。氣敏特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在最佳工作溫度(300℃)下,傳感器對(duì)100 ppm異丙醇的氣敏響應(yīng)達(dá)到10.3，響應(yīng)恢復(fù)分別時(shí)間為2 s/7 s，最低檢測(cè)極限僅為500 ppb；
　　(2)制備出了不同濃度(0 mol％，1 mol%，3

3、mol%和5 mol%)Au摻雜花狀I(lǐng)n2O3微結(jié)構(gòu)，分析結(jié)果證明Au摻雜的引入對(duì)In2O3微結(jié)構(gòu)的形貌沒有影響。氣敏特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，Au摻雜In2O3不但降低了傳感器的最佳工作溫度(250℃)，而且提高了傳感器的響應(yīng)。尤其，3 mol%Au摻雜In2O3氣體傳感器對(duì)100 ppm丙酮的最大氣敏響應(yīng)可達(dá)23.1；
　　(3)合成了純的和不同濃度(1 mol%，3 mol%和5 mol%)Mo摻雜花狀I(lǐng)n2O3結(jié)構(gòu)；研究了傳感器對(duì)

4、乙醇的氣敏特性。氣敏實(shí)驗(yàn)表明，在最佳工作溫度（185℃）下，3 mol%Mo摻雜In2O3傳感器(Mo3In)對(duì)100 ppm乙醇的響應(yīng)可達(dá)7，是純In2O3氣體傳感器（Mo0In）響應(yīng)的1.8倍。同時(shí)，Mo摻雜的引入也有效的改善了傳感器的響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間、選擇性、穩(wěn)定性等性能。
　　同時(shí)，本文對(duì)傳感器的氣敏機(jī)理也進(jìn)行了討論于分析，貴金屬(Au)摻雜不但可以增大材料的電導(dǎo)率，而且又能起到催化作用，改善傳感器的氣敏性能；普通金屬氧化物的