钙钛矿型铁酸镧、锰酸锶镧的气湿敏性能研究
发布时间：2021-12-30 14:22
随着社会的发展,气、湿敏传感器在工业、农业、智能家居、环境监控等领域扮演着越来越重要的角色,高性能气、湿敏传感器急需发展。本文以ABO3钙钛矿型复合金属氧化物LaFeO3和La0.7Sr03MnO3作为研究对象。按照材料制备、材料表征、器件制作、性能测试和机理分析的研究思路,系统地研究了 LaFe03和La0.7Sr0.3MnO3纳米材料的制备方法及其气、湿敏性能,取得主要成果如下:1.利用溶胶凝胶法制备了LaFeO3纳米颗粒,并采用X射线衍射仪（XRD）、场发射电子显微镜（FE-SEM）和X射线光电子能谱（XPS）对LaFeO3纳米颗粒进行了表征。利用LaFe03纳米颗粒作为敏感电极（SE）材料,钇稳定氧化锆（YSZ）作为电解质材料,Pt作为参考电极（RE）材料,制作了 Pt/YSZ/LaFeO3混合电位型NO2气体传感器,并测试了气体传感器在不同工作温度下对不同浓度NO2气体的响应特性。结果表明气体传感器在最佳工作温度300℃下,对100ppm NO2气体的响应值达到了 164mV,响应/恢复时间分别约为73s和94s,在50-400ppmNO2浓度范围内气体传感器具有最佳的线性度...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３水分子在湿敏材料表面吸附过程示意图［９］??
？?ｙ?ｙ．?ｊ—??Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄ?Ｍ?．？?Ｍ?￥?Ｃｈｅｆｎｉｓｏｒｐｔｉｏｎ??２麵：??图１．３水分子在湿敏材料表面吸附过程示意图［９］??１．３钙钛矿气、湿敏传感器研究现状??１．３．１钙钛矿材料简介??ＡＢ０３钙钛矿型复合金属氧化物的Ａ位一般是稀土或碱土元素，Ｂ位是过渡金属元??素，整个原胞是一个理想的正方体，其中〇原子位于正方体的面心，剩下的Ａ、Ｂ原子??分别位于正方体的顶点和体心，ＡＢ０３钙钛矿结构示意图如图１．４所示［１＼与许多简单??氧化物相比，ＡＢ０３钙钛矿型复合金属氧化物具有良好的催化活性、稳定的晶体结构、??好的热稳定性和廉价等特性，使其在燃料电池、气体传感器、湿度传感器、温度传感器??和催化领域有着重要的应用潜力。??Ｓｆ??图１．４ＡＢ０３钙钛矿材料结构示意图＿??５??
（１）?ＡＢ〇３钙钛矿材料在混合电位型气体传感器的应用??２０１３年，越南科学技术学院材料科学研究所Ｈｏ?Ｔｒｕｏｎｇ?Ｇｉａｎｇ教授课题组研制了基??于钙钛矿ＳｍＦｅ０３敏感电极的混合电位型气体传感器，如图１．５所示［１１１图１．５（ａ）是混合??电位型气体传感器的结构示意图，器件顶部左侧是Ｐｔ参考电极，右侧是ＳｍＦｅ０３敏感电??极，中间层是具有氧离子传输功能的ＹＳＺ电解质，底部是加热板。通过图１．５（ｃ）可以发??现不同的烧结温度对传感器的Ｎ０２气敏性能具有较大的影响，在４００?°Ｃ工作温度下对??于９０ｐｐｍ?Ｎ〇２的响应值约为１３０?ｍＶ。图１．５（ｄ）是传感器对不同气体的选择性测试结果，??显示出ＳｍＦｅ〇３敏感电极的混合电位型气体传感器出对Ｎ０２具有良好的选择特性。２０１６??年，ＨｏＴｒｕｏｎｇＧｉａｎｇ教授课题组进一步研究了?ＡＢ０３钙钛矿?ＬａＭ０３（Ｍ?＝?Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）??敏感电极的Ｂ位离子对混合电位型气体传感器的Ｎ０２气敏性能影响［１２１研宄结果发现??基于ＬａＦｅ０３敏感电极的混合电位型气体传感器具有最佳的Ｎ０２气敏性能，可能原因是??ＬａＦｅ０３电极材料比其它Ｂ位钙钛矿材料具有更好的气体催化活性，可以促进传感器的??气敏性能。２０１６年
【参考文献】：
期刊论文
[1]气敏传感器的研究进展[J]. 张晗. 建材与装饰. 2018(05)
[2]金属氧化物异质结气体传感器气敏增强机理[J]. 唐伟,王兢. 物理化学学报. 2016(05)
[3]气体传感器的分类与工作原理浅探[J]. 雷菊华,方志兵. 山东工业技术. 2015(01)
[4]基于Si-NPA的BaTiO3薄膜的电容湿敏性能研究[J]. 李隆玉,肖顺华,董永芬,冯春岳,姜卫粉,李新建. 传感技术学报. 2007(12)
博士论文
[1]基于稳定氧化锆和氧化物电极的混成电位型车载气体传感器的研究[D]. 刁泉.吉林大学 2013
硕士论文
[1]LaFeO3/ZnO电阻与电位型气体传感器的制作及性能研究[D]. 江斌.湘潭大学 2016
[2]基于YSZ的高性能混成电位型传感器的研制[D]. 关瀛洲.吉林大学 2015
本文编号：3558378
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３水分子在湿敏材料表面吸附过程示意图［９］??
？?ｙ?ｙ．?ｊ—??Ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｂｏｎｄ?Ｍ?．？?Ｍ?￥?Ｃｈｅｆｎｉｓｏｒｐｔｉｏｎ??２麵：??图１．３水分子在湿敏材料表面吸附过程示意图［９］??１．３钙钛矿气、湿敏传感器研究现状??１．３．１钙钛矿材料简介??ＡＢ０３钙钛矿型复合金属氧化物的Ａ位一般是稀土或碱土元素，Ｂ位是过渡金属元??素，整个原胞是一个理想的正方体，其中〇原子位于正方体的面心，剩下的Ａ、Ｂ原子??分别位于正方体的顶点和体心，ＡＢ０３钙钛矿结构示意图如图１．４所示［１＼与许多简单??氧化物相比，ＡＢ０３钙钛矿型复合金属氧化物具有良好的催化活性、稳定的晶体结构、??好的热稳定性和廉价等特性，使其在燃料电池、气体传感器、湿度传感器、温度传感器??和催化领域有着重要的应用潜力。??Ｓｆ??图１．４ＡＢ０３钙钛矿材料结构示意图＿??５??
（１）?ＡＢ〇３钙钛矿材料在混合电位型气体传感器的应用??２０１３年，越南科学技术学院材料科学研究所Ｈｏ?Ｔｒｕｏｎｇ?Ｇｉａｎｇ教授课题组研制了基??于钙钛矿ＳｍＦｅ０３敏感电极的混合电位型气体传感器，如图１．５所示［１１１图１．５（ａ）是混合??电位型气体传感器的结构示意图，器件顶部左侧是Ｐｔ参考电极，右侧是ＳｍＦｅ０３敏感电??极，中间层是具有氧离子传输功能的ＹＳＺ电解质，底部是加热板。通过图１．５（ｃ）可以发??现不同的烧结温度对传感器的Ｎ０２气敏性能具有较大的影响，在４００?°Ｃ工作温度下对??于９０ｐｐｍ?Ｎ〇２的响应值约为１３０?ｍＶ。图１．５（ｄ）是传感器对不同气体的选择性测试结果，??显示出ＳｍＦｅ〇３敏感电极的混合电位型气体传感器出对Ｎ０２具有良好的选择特性。２０１６??年，ＨｏＴｒｕｏｎｇＧｉａｎｇ教授课题组进一步研究了?ＡＢ０３钙钛矿?ＬａＭ０３（Ｍ?＝?Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）??敏感电极的Ｂ位离子对混合电位型气体传感器的Ｎ０２气敏性能影响［１２１研宄结果发现??基于ＬａＦｅ０３敏感电极的混合电位型气体传感器具有最佳的Ｎ０２气敏性能，可能原因是??ＬａＦｅ０３电极材料比其它Ｂ位钙钛矿材料具有更好的气体催化活性，可以促进传感器的??气敏性能。２０１６年
【参考文献】：
期刊论文
[1]气敏传感器的研究进展[J]. 张晗. 建材与装饰. 2018(05)
[2]金属氧化物异质结气体传感器气敏增强机理[J]. 唐伟,王兢. 物理化学学报. 2016(05)
[3]气体传感器的分类与工作原理浅探[J]. 雷菊华,方志兵. 山东工业技术. 2015(01)
[4]基于Si-NPA的BaTiO3薄膜的电容湿敏性能研究[J]. 李隆玉,肖顺华,董永芬,冯春岳,姜卫粉,李新建. 传感技术学报. 2007(12)
博士论文
[1]基于稳定氧化锆和氧化物电极的混成电位型车载气体传感器的研究[D]. 刁泉.吉林大学 2013
硕士论文
[1]LaFeO3/ZnO电阻与电位型气体传感器的制作及性能研究[D]. 江斌.湘潭大学 2016
[2]基于YSZ的高性能混成电位型传感器的研制[D]. 关瀛洲.吉林大学 2015
本文编号：3558378
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