水热法制备Fe2O3微米球及其气敏性能研究

Ｖ０ １ ． ３ ９ Ｎｏ． ６ ＮＯ Ｖ ．２ ０ １ ６
Ｄ０Ｉ ： １ ０ ． １ ４ １ ８ ２ ／ Ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ １—２ ４ ４ ３ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ６． ０ ０ ７
水 热 法 制备 Ｆ ｅ ２ ｏ３ 微 米球 及 其气 敏 性 能研 究
子半 导体 式 ， 固体 电解质 式 ， 催 化燃 烧式 等 ． 其 中半 导体 气 体传 感 器 又可 以分 为半 导体 电 阻式 气体 传 感 器 和 半导体 结 型气体 传感 器两 大类 ＿ １ ’ ２ Ｊ ． 金 属 氧化 物 半导 体 电阻 式气 体 传 感器 由 于具 有灵 敏 度 高 、 响应 迅 速 、 制 备成本 较 低 、 易于小 型化 等优 点 ， 是 目前 应用 较 为广泛 的 一种 ． 该 类 气体 传感 器 利 用金 属 氧 化物 作 为 敏 感材 料， 当气体 吸 附在该 金属 氧化 物表 面 时 ， 会 引起金 属氧 化 物材 料 的 电导 率发 生 改 变 ， 从 而 导 致传 感 器 的 电阻 随着 气体 浓度 发生 改变 ． 目前 ， 基 于半 导 体 氧 化 物 （ Ｓ ｎ Ｏ ２ ， Ｚ ｎ Ｏ， Ｉ ｎ ２ ０ ３ ， Ｚ ｒ Ｏ ２ ， Ｃ ｅ Ｏ ２ ， Ｗ０３ ， Ｆ ｅ ２ Ｏ 等 ） 的气 体 传 感器 已经 得 到 了众 多 的关注 和研 究 一 Ｊ ． 其 中， Ｆ ｅ ２ ０ 由于其 极 高 的稳定 性 被 广泛 应 用 于 污水 治 理 ， 气 体 检
能． 结果显示制备 的
微米球 纯度 高， 表 面粗糙 ， 对 酒精 气体 显 示 出优异 的响 应特性 ， 具有灵敏 度
高、 稳 定性好和优 异浓度线性特征 等特点 ． 这 项工作将 为高性能酒精 气体 检测仪提供 新的候 选材 料 ．
关 键词 ： Ｆ ｅ ， ０ ３ 微 米球 ； 半 导体 气体传 感 器 ； 检 测 下 限
第 ３ ９卷 ６期 ２ ０ １ ６ 年１ １ 月
安 徽 师 范 大 学 学 报 （ 自然 科 学 版 ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ａ ｎ ｈ ｕ ｉ Ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
１ ． １ 实 验 材 料
无 水 氯化铁 ，二水合 柠檬 酸钠 ， 三 水合 乙酸钠 ， 乙醇 （ ９ ５ ％） ， 乙二 醇 （ Ｅ Ｇ） ， 尿素．
１ ． ２ 水热 法 制备 Ｆ ｅ ２ ０ ３ 微米 球
称量 １ ． ３ ５ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｇ的 Ｆ ｅ Ｃ ｌ ３ 溶于 ７ ０ ｍＬ的 乙二醇 溶液 中 ， 然 后依 次加 入 ０ ． ３ ２ ｇ的二 水合柠 檬 酸钠 ， ２ ． １ ８ ｇ的三
纳米 管气 体传 感器 具有 较高 的灵 敏度 ； Ｎａ ｖ ａ ｌ ｅ 等＿ １ ０ ｊ 人制备 出 Ｆ ｅ ２ Ｏ 纳 米 颗粒 ， 气 敏 测 试 发现 在 ２ ０ ０度 时对 ＮＯ ２ 具有 较 高 的灵 敏度 ， 较 短 的 响应 时 间 ． 本 文 利 用 水 热法 制 备 了单 分 散 的 Ｆ ｅ ２ ０ ３ 微米球 ， 并 将 其 刷 涂 在
廖 海 波 ， 段 国韬 ２
（ １ ． 安徽 神 剑 科 技 股 份 有 限 公 司 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ６ ０ １ ； ２ ． 中 国科 学 院 固 体 物理 研 究 所 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ３ １ ）
摘 要 ： 半导 体 电阻式 气体传 感 器具有 灵敏 度较 高、 响 应迅 速 、 制 备 成本 较 低 、 易于 小 型化 等优 点 ， 已经成为近年 来传 感器研 究的重点 ． 本 文通 过水 热 法制备 出 Ｆ ｅ ｚ （ ３ ３ 微 米球 并研 究其 对 酒精 的 气敏 性
测等 ． 近年来 ， 研 究 人 员 制 备 了形 貌 不 同 的 Ｆ ｅ ２ Ｏ ３ 微／ 纳结 构用于研究其气 敏性能 ， 例如 ， Ｆ ｅ ｏ 纳 米 线 、 Ｆ ｅ ２ Ｏ３ 纳 米带 、 Ｆ ｅ ２ Ｏ３ 纳米棒 、 Ｆ ２ Ｏ ３ 纳米 管 、 Ｆ ｅ ２ Ｏ ３中空 球 等 ． 基 于微 ／ 纳结构的 Ｆ ２ Ｏ３ 气 体传 感 器 的气 敏 性 能得 到 了增 强＿ ８ ． 如 陈军 等 Ｊ 人 制备 出 Ｆ ｅ ２ Ｏ ３ 纳 米管 并研 究其 对酒 精 ， 氢 气 的气敏 性能 ， 结 果 发现 Ｆ ｅ ｏ
Ａ ｌ ２ ｏ ３陶瓷 管 上制备 了 Ｆ ｅ ２ Ｏ３ 微 米球 气敏 器件 ． 对酒 精 气体 的气 敏 测试 发 现 ， 该 传 感器 可 检测 到 ５ ０ ０ ｐ ｐ ｂ的
酒 精气 体 ， 且 微球 的稳 定性 高 ， 制作成 本低 ， 具 有潜 在 的应用 价值 ．
１ 实 验
中图分 类号 ： Ｔ Ｎ３
文 献标 志码 ： Ａ
文章 编 号 ： １ ０ ０ １ —２ ４ ４ ３ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ６—０ ５ ４ ２—０ ４
引 言
随着科 学技 术 的发展 以及 工业 生产 规模 的扩 大 ， 在 生 产 中使 用 的气 体原 料 和生 产 过 程 中产 生 的 气体 种 类 和数 量也 不 断增 多 ． 这 些 易燃 易爆 以及 毒性 气体 不仅 容易 发生 泄漏 污染 环境 ， 还容 易发 生爆 炸危及 生 命财 产安全 ． 因此 ， 快 速 检测 和监测 易燃 易爆 及有 毒污 染气 体是 十分 必要 的 ． 气 体传 感器 的种 类很 多 ， 根据工 作原 理 和基体 材料 的不 同 ， 气 体 传感 器 可 分 为金 属 氧化 物 式 ， 有 机 高分
收稿 日期 ： ２ ０ １ ５—１ ２—１ ０
基金 项 目 ： 国家 自然 科 学 基 金 项 目（ ５ １ ４ ７ １ １ ６ １ ） ．