1、气敏陶瓷的简述,无材 121石 峰,目录,气敏陶瓷简介气敏陶瓷分类及工作原理气敏陶瓷的制备及应用气敏陶瓷的现状与发展动向,什么是气敏陶瓷,吸收某种气体后电阻率发生变化的一种功能陶瓷常见的气敏陶瓷很多, 比较典型的有氧化锡系、氧化 锌系、氧化铁系等气敏陶瓷。S n O: 气敏陶瓷是目前应 用最广泛的材料主要应用在气体传感器上用来检测、监控工业生产和 人们生活环境中有毒、易燃易爆或其它一些气体,气敏陶瓷分类及工作原理,分类,1.2 工作原理半导体气敏陶瓷是利用半导体陶瓷与气体接触时电阻的变化来检测低浓度气体的。当吸附还原性气体时，此还原性气体就把其电子给予半导体，而以正电荷与半导体相吸附着。进入到
2、n型半导体内的电子，束缚少数载流子空穴，使空穴与电子的复合率降低。这实际上是加强了自由电子形成电流的能力，因而元件的电阻值减小。与此相反，若n型半导体元件吸附氧化性气体，气体将以负离子形式吸附着，而将其空穴给予半导体，结果是使导电电子数目减少，而使元件电阻值增加。,各种气敏陶瓷,二.气敏陶瓷的制备及应用,2.1 烧绿石型气敏陶瓷材料的制备及应用,烧绿石型氧化物:Pb2 M2 O7 - y (M = Ir ;Ru1 - xPbx ;x =0 0. 75)。制备方法:采用共沉淀法制备烧绿石型氧化物按化学计量比取适量钌、铱的氯化物以及特级氮化铅溶液, 然后往溶液中缓慢加入过量2mo l /L 的Na
3、OH 。在75 的氧气气氛中持续搅拌24h , 生成沉淀。,将沉淀过滤, 在120 下干燥12h , 于500 780 的空气气氛下煅烧2h 。取出产物, 用蒸馏水冲洗, 以去掉NaCl 等副产物, 最后在120 干燥12h , 即可得到目标产物。此类氧化物在400 的低下,NOx 具有很好的敏感性，主要应用在Nox监测方面,2.2 尖晶石型气敏陶瓷材料的制备,用作气敏材料的尖晶石型氧化物主要为ZnFe2 O4 、ZnCr2 O4 制备方法：传统的固相反应法按化学计量比将各种金属氧化物(或金属盐)在高温下煅烧制得。此种制备粉体的方法工艺简单、易行, 但反应温度高(一般在1200 以上)、保温时
4、间长, 要求参加反应的粒子小、均匀性好,实验证明: 尖晶石氧化物电极的传感器在650 700 范围内,对NO2 和NO、CO 均有最高的灵敏性。,2.3 钙钛矿型氧化物气敏陶瓷材料的制备,钙钛矿型氧化物是传感器中应用比较广泛的气敏材料。常用的钙钛矿型氧化物主要有LaMnO3 、LaFeO3 、La1 - x Srx CoO3 -等, 以及在此基础上添加一种或几种金属的复合金属氧化物。钙钛矿型氧化物也多用传统的固相反应方法来制备。采用溶胶凝胶方法进行制备:首先按化学计量比配置一定浓度的金属盐溶液, 在加入EDTA的氨水溶液, 在磁力搅拌器上加热搅拌一定时间,然后放入一定温度的水浴中加热至湿凝胶。
5、将湿凝胶放入真空干燥箱中烘干成干凝胶。最后将干凝胶于马弗炉中进行热处理即得到目标产物,用ZrO2 作电解质, 用高密度的LaMnO3 和Y0. 16 Tb0. 30Zr0. 54O2 薄膜作为测试电极制成ZrO2质混合位型传感器。通过此传感器产生的电动势来监测含O2 气流中含有的还原气体的浓度。,三.气敏陶瓷的发展方向,从现在的水平来看, 半导体气敏陶瓷元件的灵敏度高, 有利于实现快速、连续及自动测量, 结构及工艺简单、方便、价廉。缺点是稳定性、互换性不好,对不同气体分辨力差, 在低温、常温条件下工作问题还有待进一步解决, 不易实现定量检测等。这些情况表明, 气敏半导体陶瓷材料目前的现状是应用走在了理论研究的前面。,1) 积极开展有关气敏半导体陶瓷材料基础理论的研究。从新的理论基础上探讨解决气敏半导体陶瓷材料各种性能问题。2) 提高材料的性能, 积极寻找新材料。满足种类繁多的气体检测提出的多种多样的要求。3) 气敏半导体陶瓷的元件要更短、小、轻、薄。,三.气敏陶瓷的发展方向,The end Thank you!,
