论文部分内容阅读
H2S是广泛存在于石油化工生产过程中的一种有毒气体，研究并开发检测微量H2S气体的气敏元件十分迫切，并具有广阔的应用前景。结合纳米技术制备的纳米SnO2气敏元件具有灵敏度高、选择性好、响应迅速等良好特性，越来越受到人们关注。本文采用水热法合成纳米SnO2粉体，利用丝网印刷技术制备厚膜型纳米SnO2气敏元件，对厚膜气敏元件进行CuO掺杂以提高对H2S的灵敏度和选择性。
本文首先研究了高分子网络法和水热法制备纳米SnO2粉体工艺过程，通过反复实验并结合XRD、SEM和TEM等分析手段，研究得到最佳工艺条件。微观测试表明用高分子网络法和水热法制备的SnO2粉体颗粒为球状、分散性好、粒度分布均匀，并且晶粒平均粒径均小于30nm，其中用水热法制备的SnO2粉体晶粒平均粒径为3.7 nm。接下来研究了用丝网印刷法制备纳米SnO2厚膜气敏元件和H2S气敏元件的掺杂改性，工艺过程如下所述：用水热法制备CuO掺杂的纳米SnO2粉体，混合一定量的玻璃粉和Sb2O3粉体，研磨后加入有机粘合剂再研磨制成厚膜浆料，印刷在印好电极的陶瓷基片上。在空气中流平、干燥，然后烧结，制成CuO-SnO2厚膜气敏元件。对不同CuO掺杂量的厚膜进行微观表征和气敏性能测试。结果表明：厚膜颗粒为球形，粒径小于50 nm；厚膜多孔多通道，有利于H2S气体的吸附；当掺杂量为3 wt％时，厚膜元件对H2S的气敏性最好，工作温度为200 ℃、H2S浓度为100 ppm时，厚膜对H2S的灵敏度为219.63，同时相对CO和CH4对H2S具有很好的选择性。该厚膜气敏元件还可在室温(25 ℃)下检测低浓度的H2S气体。
本文首先研究了高分子网络法和水热法制备纳米SnO2粉体工艺过程，通过反复实验并结合XRD、SEM和TEM等分析手段，研究得到最佳工艺条件。微观测试表明用高分子网络法和水热法制备的SnO2粉体颗粒为球状、分散性好、粒度分布均匀，并且晶粒平均粒径均小于30nm，其中用水热法制备的SnO2粉体晶粒平均粒径为3.7 nm。接下来研究了用丝网印刷法制备纳米SnO2厚膜气敏元件和H2S气敏元件的掺杂改性，工艺过程如下所述：用水热法制备CuO掺杂的纳米SnO2粉体，混合一定量的玻璃粉和Sb2O3粉体，研磨后加入有机粘合剂再研磨制成厚膜浆料，印刷在印好电极的陶瓷基片上。在空气中流平、干燥，然后烧结，制成CuO-SnO2厚膜气敏元件。对不同CuO掺杂量的厚膜进行微观表征和气敏性能测试。结果表明：厚膜颗粒为球形，粒径小于50 nm；厚膜多孔多通道，有利于H2S气体的吸附；当掺杂量为3 wt％时，厚膜元件对H2S的气敏性最好，工作温度为200 ℃、H2S浓度为100 ppm时，厚膜对H2S的灵敏度为219.63，同时相对CO和CH4对H2S具有很好的选择性。该厚膜气敏元件还可在室温(25 ℃)下检测低浓度的H2S气体。