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氣敏陶瓷的簡述.ppt

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氣敏陶瓷的簡述無材 121 石 峰目錄氣敏陶瓷簡介氣敏陶瓷分類及工作原理氣敏陶瓷的制備及應用氣敏陶瓷的現狀與發展動向什么是氣敏陶瓷 吸收某種氣體后電阻率發生變化的一種功能陶瓷 常見的氣敏陶瓷很多, 比較典型的有氧化錫系、氧化鋅系、氧化鐵系等氣敏陶瓷。S n O: 氣敏陶瓷是目前應用最廣泛的材料 主要應用在氣體傳感器上用來檢測、監控工業生產和人們生活環境中有毒、易燃易爆或其它一些氣體氣敏陶瓷分類及工作原理分類1.2 工作原理 半導體氣敏陶瓷是利用半導體陶瓷與氣體接觸時電阻的變化來檢測低濃度氣體的。 當吸附還原性氣體時,此還原性氣體就把其電子給予半導體,而以正電荷與半導體相吸附著。進入到n型半導體內的電子,束縛少數載流子空穴,使空穴與電子的復合率降低。這實際上是加強了自由電子形成電流的能力,因而元件的電阻值減小。與此相反,若n型半導體元件吸附氧化性氣體,氣體將以負離子形式吸附著,而將其空穴給予半導體,結果是使導電電子數目減少,而使元件電阻值增加。各種氣敏陶瓷二.氣敏陶瓷的制備及應用2.1 燒綠石型氣敏陶瓷材料的制備及應用 燒綠石型氧化物:Pb2 M2 O7 - y (M = Ir ;Ru1 - xPbx ; x =0 ~ 0. 75)。 制備方法:采用共沉淀法制備燒綠石型氧化物 按化學計量比取適量釕、銥的氯化物以及特級氮化鉛溶液, 然后往溶液中緩慢加入過量2mo l /L 的NaOH 。在75 ℃的氧氣氣氛中持續攪拌24h , 生成沉淀。將沉淀過濾, 在120 ℃下干燥12h , 于500 ~ 780 ℃的空氣氣氛下煅燒2h 。取出產物, 用蒸餾水沖洗, 以去掉NaCl 等副產物, 最后在120 ℃干燥12h , 即可得到目標產物。 此類氧化物在400 ℃的低下,NOx 具有很好的敏感性,主要應用在Nox監測方面2.2 尖晶石型氣敏陶瓷材料的制備 用作氣敏材料的尖晶石型氧化物主要為ZnFe2 O4 、ZnCr2 O4 制備方法:傳統的固相反應法 按化學計量比將各種金屬氧化物(或金屬鹽)在高溫下煅燒制得。此種制備粉體的方法工藝簡單、易行, 但反應溫度高(一般在1200 ℃以上)、保溫時間長, 要求參加反應的粒子小、均勻性好實驗證明: 尖晶石氧化物電極的傳感器在650 ℃~ 700 ℃范圍內,對NO2 和NO、CO 均有最高的靈敏性。2.3 鈣鈦礦型氧化物氣敏陶瓷材料的制備 鈣鈦礦型氧化物是傳感器中應用比較廣泛的氣敏材料。常用的鈣鈦礦型氧化物主要有LaMnO3 、LaFeO3 、La1 - x Srx CoO3 -δ等, 以及在此基礎上添加一種或幾種金屬的復合金屬氧化物。 鈣鈦礦型氧化物也多用傳統的固相反應方法來制備。采用溶膠—凝膠方法進行制備:首先按化學計量比配置一定濃度的金屬鹽溶液, 在加入EDTA的氨水溶液, 在磁力攪拌器上加熱攪拌一定時間,然后放入一定溫度的水浴中加熱至濕凝膠。將濕凝膠放入真空干燥箱中烘干成干凝膠。最后將干凝膠于馬弗爐中進行熱處理即得到目標產物 用ZrO2 作電解質, 用高密度的LaMnO3 和Y0. 16 Tb0. 30Zr0. 54O2 薄膜作為測試電極制成ZrO2質混合位型傳感器。通過此傳感器產生的電動勢來監測含O2 氣流中含有的還原氣體的濃度。三.氣敏陶瓷的發展方向 從現在的水平來看, 半導體氣敏陶瓷元件的靈敏度高, 有利于實現快速、連續及自動測量, 結構及工藝簡單、方便、價廉。缺點是穩定性、互換性不好,對不同氣體分辨力差, 在低溫、常溫條件下工作問題還有待進一步解決, 不易實現定量檢測等。這些情況表明, 氣敏半導體陶瓷材料目前的現狀是應用走在了理論研究的前面。1) 積極開展有關氣敏半導體陶瓷材料基礎理論的研究。從新的理論基礎上探討解決氣敏半導體陶瓷材料各種性能問題。2) 提高材料的性能, 積極尋找新材料。滿足種類繁多的氣體檢測提出的多種多樣的要求。3) 氣敏半導體陶瓷的元件要更短、小、輕、薄。三.氣敏陶瓷的發展方向
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