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P型金属氧化物在气敏领域有着很大的研究价值,但其在选择性和响应值方面都有提升的空间,如何改善它们的气敏性能越来越受到人们的重视。沸石由于其多孔道骨架、比表面积大的结构,有着分子筛、催化、吸附等特性,近年被逐渐应用于气敏传感器领域。本文将ZSM-5、HY、NaA沸石与P型氧化物CuO、NiO、掺杂Fe的NiO复合,研究沸石种类、复合方式等因素在改善P型金属氧化物气敏特性中所发挥的作用。主要工作内容如下: 通过涂覆、混合、过量浸渍三种复合方式将ZSM-5(Si:Al=70)、HY、NaA沸石与CuO气敏材料进行复合。对复合材料进行XRD、SEM表征,并对甲醇、乙醇、甲醛、丙酮、甲苯、苯、氨七种气体进行气敏测试。气敏结果表明,CuO对乙醇、丙酮响应较高,对比CuO,NaA/CuO复合元件对甲苯的响应稍有抑制,对最佳气体乙醇的响应最高提升2.5倍;ZSM-5/CuO复合元件均对甲苯的响应提升显著,对最佳气体甲苯响应最高提升11倍,其中混合法2∶1(质量比C∶Z)复合元件对丙酮、甲苯的响应提升,而对其余气体的响应降低,改善了气体选择性;HY/CuO复合元件均对甲苯、丙酮的响应提升显著,对最佳气体丙酮的响应最高提升3.2倍。 通过三种复合方式将ZSM-5(Si:Al=70/470)、HY、NaA沸石与NiO气敏材料进行复合。气敏结果表明,NiO对甲醇的响应较高,对比NiO,所有沸石/NiO复合元件的最佳气体均为甲醇,对甲醇响应最高提升1.7~2倍。NaA/NiO、HY/NiO复合元件中,浸渍法是最佳复合方式;ZSM-5/NiO复合元件中,沸石硅铝比470的复合元件对气体响应值均高于硅铝比70。 对NiO进行3%的Fe掺杂(记为NiO-Fe),通过三种复合方式将四种沸石与NiO-Fe气敏材料分别进行复合。气敏结果表明,NiO-Fe元件的最佳响应气体为乙醇,最高响应值是NiO的3倍。对比NiO-Fe,NaA/NiO-Fe、HY/NiO-Fe复合元件的最佳响应气体为乙醇,对乙醇的响应最高提升1.3~1.4倍;ZSM-5/NiO-Fe复合元件中,浸渍法复合只提升了对甲苯的响应值,混合法、涂覆法复合分别对甲醇、丙酮的响应提升显著,对丙酮响应值最高提升5.2倍,对甲醇的响应最高提升2倍。 结合XRD、SEM、EDS、BET等表征手段。从P型氧化物气敏模型、掺杂机理、沸石的吸附、催化等方面对沸石/P型金属氧化物复合材料的气敏特性给出初步解释。