二氧化锡纳米气敏材料的研究进展
本论文先对二氧化锡的结构和性质进行研究，得到了其在纳米材料方面的重要性。后在对纳米二氧化锡气敏材料的气敏机理进行综述性阐述的基础之上，我们从传感器设计和气敏材料两个方面，重点分析了二氧化锡气体传感器气敏性能的影响因素，并且着重分析了利用当前的纳米技术制备二氧化锡传感器的研究进展，进而讨论了二氧化锡传感器的发展研究方向与应用前景。关键词：纳米材料；二氧化锡；气敏材料8272
Research Progress on SnO2 Gas Nanosensors
Abstract: With the development of science and technology, the material which possess the features of ultra-fine, intelligent, high density storage, components of high integration and ultrafast transmission is required. It also provides broad prospects for the application of nanotechnology and nanomaterials. As a special and multiple functions industrial raw material, SnO2 has shown the reality and potential huge market.
The structure and properties of SnO2 has been researched in the article, and we got its importance in the field of nanometer materials. We analysed the influencing factors of sensitive property of SnO2 gas-sensing from two sides, sensor design and sensitive materials, and mainly analyzed the research progress of tin oxide sensors used current nanotechnology, on the basis of review of the SnO2 gas-sensing mechanism, and the devolopment and reaserch direction as with its application prospect of tin oxide sensors is further discussed. The research direction and prospect of SnO2 gas sensor are further discussed.
Key words: Nanomaterial; SnO2; Gas Sensing Materials
目 录
摘 要 1
引言 2
1 二氧化锡的结构与性质 3
2 气体传感器的研究意义 4
3 SnO2气体传感器的分类及特点 4
4 SnO2气体传感器的气敏机理 6
5 SnO2基气敏材料及元件的改性研究 7
5.1 利用Sn02的表面效应 7
5.2 利用掺杂工艺 7
5.3 SnO2气体传感器的改进 8
6 结束语 9
参考文献 10
致 谢 14
二氧化锡纳米气敏材料的研究进展引 言
通过十几年的研究，纳米材料领域被迅速拓宽，内涵也被逐渐拓展。目前，从金属纳米微粒的研究基础上建立起来的主要是纳米材料中的基本物理效应，只有在理论的基础上实现从连续系统物理学向量子物理学的转变，才能准确把握纳米材料的本质。当今科技的发展，要求材料具有超微化、智能化、高密度储存、元件的高集成和超快传输等特性，这也为纳米技术和纳米材料的应用提供了广阔的空间。
随着科技的不断发展，二氧化锡作为一种特殊且具有多种用途的重要工业原料，它的用途、用量又不断扩大，目前在气敏材料、浅色或白色导电材料、纳米复合光催材料等的应用方面已经显示出现实和潜在的巨大市场。因此，寻找工艺设备简单、成本低、产物收率高、而且性能稳定的制备方法具有很大的意义。
SnO2是最早使用，也是当前应用最广的一种气敏材料，用它设计制作的可燃气体传感器具有灵敏度高、输出信号大、对有毒气体有高阻抗、寿命长和成本低等特点。比如，日本是专门生产SnO2气体传感器的厂家费加罗株式会社，其产品已经渗透到了石油化工及家庭民用的各个领域。我国也于1973年制成可燃气体检测仪样机[1]。近年来，许多化学、材料学和电子学工作者也纷纷加入这一领域，致力于SnO2气敏材料吸附特性及检测机理等方面的研究。1962年，田口尚义应用SnO2材料检测可燃性气体[2]。用作气敏元件，二氧化锡有许多优于其它材料的性能，例如，灵敏度较高，工作温度低等。以往在烧结型及膜型传感器方面研究较多，目前广泛用于对有毒气体以及可燃性气体进行检测。但这种气敏元件稳定性及选择性比较差、响应时间和恢复时间较长、器件的重复性不太理想、不利于集成化、多功能化等，可采用纳米技术制成表面积很大的薄膜型及粉体传感器，以利于元件的微型化、集成化，提高灵敏度，缩短响应及恢复时间。另一方面，发展高选择性的传感器需要利用硅的微电子技术，薄膜技术即是实现这个目标最合适的方法。对传统气敏元件进行改性的另一种方法，对纯的氧化锡进行多种单质及化合物的掺杂，用于降低工作温度、提高灵敏度和选择性。
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