金屬氧化物半導(dǎo)體氧傳感器與氮氧化物傳感器的制備與工業(yè)化探索.pdf

1、氣敏傳感器是一種能夠?qū)Νh(huán)境中某種氣體及其濃度作出感應(yīng)，并將氣體種類和濃度的相關(guān)信息轉(zhuǎn)換成電信號從而進行檢測、監(jiān)控、分析、警報的裝置或器件。因此可以廣泛用于食品安全、環(huán)境監(jiān)測、公共安全、過程控制、臨床診斷等一系列重大需求領(lǐng)域中。本研究主要內(nèi)容是發(fā)掘新型氣體敏感材料并制備用于檢測工業(yè)污染物的氣敏傳感器。
　　由于傳統(tǒng)的ZrO2氧傳感器制備工藝復(fù)雜，同時其氧敏性能會隨著溫度變化，導(dǎo)致測試精度下降。本文采用固相合成法制備了STF35粉末，

2、并通過手動絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備了STF35氧傳感器。該傳感器展現(xiàn)了較好的敏感度（0.23）和非?？焖俚捻憫?yīng)（100ms），采用MgO隔絕層的STF35氧傳感器的溫度不敏感性非常低。STF35氧傳感器在其工作溫度區(qū)間內(nèi)對CO和NO的響應(yīng)較小，具有良好的選擇性。
　　本文以荷花花粉作為生物模板制備出了具有層級結(jié)構(gòu)的多孔WO3氮氧化物傳感器。制備的WO3多孔微球完美的復(fù)制了荷花花粉的所有微結(jié)構(gòu)特點，非常有利于氣敏反應(yīng)。通過該種方法制備的WO

3、3微球傳感器在100到250℃的范圍內(nèi)對NO具有非常高的響應(yīng)度。綜合考慮傳感器的響應(yīng)度和響應(yīng)恢復(fù)速度，該WO3微球傳感器的最佳工作溫度為200℃。與文獻中報道的各種NO傳感器進行對比，該WO3微球傳感器在200℃具有最高的響應(yīng)度和最快的響應(yīng)恢復(fù)速度。
　　為了進一步提高WO3氮氧化物傳感器的恢復(fù)速度，本文采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備了Pd修飾WO3/SnO2多層膜氮氧化物傳感器。該傳感器在250～500℃范圍內(nèi)具有良好的NO響應(yīng)性能，和較

4、快的恢復(fù)速度。在該傳感器中，頂層WO3和Pd的修飾使得該傳感器與NO有較好的響應(yīng)，底層SnO2提供了電子傳輸通道，使得傳感器具有快速的恢復(fù)。該傳感器采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備，因此非常適合大規(guī)模生產(chǎn)。
　　科學(xué)研究的落腳點在于實際應(yīng)用。在本文的研究內(nèi)容中，STF35氧傳感器和WO3/SnO2雙層結(jié)構(gòu)氮氧化物傳感器具有實用化的潛力。因此，我們根據(jù)工業(yè)上的要求，重新設(shè)計了適合工業(yè)使用的氧傳感器的結(jié)構(gòu)，同時規(guī)范了氧傳感器的制備工藝。并依據(jù)此制