[ 10] [ 9]
1 钙钛矿纳米晶粉的制备方法
1 . 1 固相合成法 固相合成法的通常做法是把相应硝酸盐、 乙酸 盐以及碳酸盐按化合物组成计量比例投料 , 其中要 加适量的草酸. 物料在球磨机中充分研磨制备前驱 体 , 取出后干燥煅烧即得产 品. 该方法 的特点是所 得产品的比表面积 特别大, 而且内部缺陷很 多. 傅 军等
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以
Y2 O3, Fe( NO3 ) 3 ∀ 9 H 2 O 和 Zn( NO3 ) 2 ∀ 6 H 2O为原料, 按适当的物质量比配成混合溶液, 用 ( NH 4 ) 2 CO3 作 沉淀剂, 并用磁力搅拌均匀, 控制 p H 值在 8 . 5~ 9 . 0 , 最后得到完全共沉淀, 制得了纯相 YF eO3. 该法简单易 行, 易于进 行微量元素 添加, 无 须 昂贵原料 , 但得到的粉 体分散性差 , 在脱水过程 中 有严重团聚结块现象. 采用冷冻干燥或真空干燥能 有效解决这个问题 . 1 . 6 其他合成方法 刘润茹等
第 2期
赵玛 , 等 : 钙钛矿复合氧化物在气敏方面的研究进展
∀ 39∀
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替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多 领域已有应 用 . 本文拟对 ABO3 钙钛矿型复合氧化物粉体及薄 膜在制备方法、 气体敏感机理和掺杂改性方面的研 究进展进行综述 , 以期为今后该领域研究提供理论 依据.
金属离子的比值为 2 1. 赵玛等
文章编号 : 1004- 1478( 2010) 02- 0038- 04
钙钛矿复合氧化物在气敏方面的研究进展
赵玛, 吴占雷, 韩周祥, 魏剑英, 张茹
( 郑州轻工业学院 河南省表介面科学重点实验室 , 河南 郑州 450002) 摘要: 综述了近年来国内外钙钛矿型复合氧化物气敏材料在粉体 、 薄膜方面的制备方法, 并对其气敏 机理进行分析, 认为在制备过程中 p H 值、 退火温度等因素是影响材料性质的主要因素 , ABO3 型气 敏材料 A 位、 B 位及贵金属掺杂可改善其材料的某些特性. 指出 , 研制能够同时监测多种气体的全自 动数字式智能传感器将是该领域今后的研究方向. 关键词 : 钙钛矿; 气敏材料 ; 智能传感器 中图分类号 : TP 212 . 2 文献标志码 : A
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制备了 NdF eO3 钙钛矿纳米材料 ,
经过气敏测试发现 , 该材料对还原性气体 H 2 S 有较 好的气敏性能, 认为氧能夺取 N dF eO3 体内的电子 , 形成吸附氧 O2 ( ads) 状态, 使价带中的空穴浓度增加 并提高其有效载 流子浓度 , 导致 电阻下降 ; 当 H 2 S 与元件表面接触时, H 2 S 与吸附在元件表面的反应 活性较大的吸附氧 O2 ( ads) 发生反应, 释放出电子 e# ,
The progress of perovskite composite oxide in gaS- sensing
ZHAO M a , WU Zhan le,i HAN Zhou x iang, W E I Jian ying , ZHANG Ru
(H enan ProvincialK ey Lab of Surface and Interface Sci. , Zhengzhou Univ. of L ight Ind. , Zhengzhou 450002, China )
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0 引言
随着人们环保意识 的增强, 控制环境中 有毒、 有害等污染气体的要求促进了气体传 感器和气敏 材料的发展 . 半导体金属氧化物是目前应用最为广 泛的一种气敏材料, 它的发展经历了从单一金属氧 化物到贵金属掺杂再到复合金属氧化物的过程 . 具 有钙钛矿型结构的稀土氧化物 ABO3是一种新型的 气敏材料
[ 1]
和巨磁电阻效应
[ 3]Βιβλιοθήκη , 在固体燃料, 由于用它制作的气敏元件具有灵敏度
电池、 固体电解质、 高温加 热材料、 固 体电阻器、 及
收稿日期 : 2009- 11- 13 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( 50872069) 作者简介 : 赵玛 ( 1959 ), 女 , 河南省南阳市人 , 郑州轻工业学院高级工程师 , 主要研究 方向为无机材料学 .
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用溶胶 -
凝胶法制备了 L aCo0. 8 F e0. 2 O3钙钛矿纳米粉体, 该粉
首先用溶胶 - 凝胶法制备了镧锰
醇凝胶, 并在乙醇的超 临界状态下干 燥, 最终制 得 高比表面的超细镧锰干凝胶. 1 . 5 化学共沉淀法 化学沉淀法是将原料依据化学式计量比配制成 含有一定浓度的多种可溶性阳离子的盐溶液, 随后添 加适当沉淀剂, 调整 p H 值, 使各种阳离子同时形成 不溶性氢氧化物、 碳酸盐或草酸盐的沉积物, 再对沉 淀物进 行处理而 得到粉体 的方 法. 葛秀 涛等
[ 14]
O
2-
+ CH 3 OH
CO2 + H 2O + 2e
-
反应过程产生的电子进入导带 , 引起气敏材料电阻 变化 , 见图 1d).
采用射频磁控溅射法在 S i( 100)基
板上成 功 地 制备 了 正 交晶 系 钙 钛矿 相 L a0. 5 C a0. 5M nx T i1- x O 3薄膜. 2 . 2 脉冲激光沉积法 脉冲激光沉积 ( PLD) 法是各种制备薄膜方法中 最简单、 使用范围最广、 沉积速率最高的一种方法. PLD 可以沉积类金 刚石薄膜、 高温超导薄膜、 各种 氮化物薄膜、 复杂的多组分氧化物薄膜、 铁电薄膜、 非线性波导薄膜、 合成纳米晶量子点薄膜等. T. V Dam. Anh 等
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以分 析 纯 的 K3 [ F e ( CN ) 6 ] 和
NdC l3 为原料 , 利用室温固相反应法制备 NdFeO 3 的 前驱体 Nd3 [ Fe( CN ) 6 ] , 通过热分解前驱体得到气 敏材料 NdF eO3. C. V. Gopa l Reddy 等 法制备了 BaSnO3 钙钛矿纳米材料. 1 . 3 溶胶 - 凝胶法 溶胶 - 凝胶法是将 金属醇盐或无 机盐经水解 直接形成溶胶或经解凝形成溶胶, 然后使溶质聚合 成凝胶化, 再将凝胶干燥、 焙烧去除有机成分 , 得到 无机材料. 该方法具有以下几个优点 : 1) 比较容易 实现分子水平上的均匀掺杂; 2) 与固相反应相比, 反应容易进行, 温度较低 ; 3) 选择合适的条件可以 制备各种新型材料. 该方法在制备过程中的某些关 键因素对钙钛矿材料的性能有很大的影响 , 如溶液 p H 值、 退火温度及柠檬酸用量等 . 郭鹏等
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采 用脉 冲 激光 沉积 法在
T a2 O5 /S i O2 /S i复合硅片上制备了 110 nm 的具有钙 钛矿结构的 L a0. 5 Sr0. 5 CoO 3- 薄膜 . 2 . 3 筛网印花技术 筛网印花是按照印 花图案封闭其 非花纹部分 的网孔 , 使印花色浆透过网孔沾印到织物上的一种 印花方法. 该法在制造传感 器领域作用巨大 , 可用 于制备一些综合性和再生性的敏感元件 . 该方法简 单方便 , 易操作, 可重复性好. 图 1 表面吸附控制型的工作示意图 牛新书等
合成了 Sm FeO3 前
驱体 , 并在不同温度条件下退火制备了具有单一正 交钙钛矿结构的纳米粉体 材料, 研究 发现: 随退 火 温度的增高, S m FeO 3 的晶胞体积减小 , 平均晶粒尺 寸变小, 元件的电导随之增大, 850 ! 退火的样品显 示出最高的气敏性 . G. N. Chaudhari等 体粒径为 20~ 40 nm. 1 . 4 超临界流体干燥法 余高奇等
[ 7] [ 6]
也用热分解
采用高压高温方法合成了钙钛矿
型 SmCoO 3 复 合 氧 化 物 , 实 验 表 明 , 在 2 . 75~ 4 . 20 GPa , 1 061 ! 附近时, Co2 O3 和 S m 2O 3发生固相 反应 , 形成了 SmC oO3 纳米粉 . 任跃红等
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第 25 卷 第 2 期 2010 年 4月
郑州轻工业学院学报 (自然科学版 )
J OU RNAL O F ZH ENG ZHOU U N I V ER S I TY O F L I GHT I NDU STRY ( N atu ral Science)
Vo. l 25 N o . 2 A pr . 2010
Abstract : The preparation m ethods o f perovskite type ox ide pow ders and thin fil m s in recent yearsw ere re view ed , and its gas sensing m echan ism w as analyzed . T he p H value, the annealin g te m perature and other facto rs in th e preparatio n process w ere m a in factors that affected the m ateria l properties . A site , B site and prec io us m etal doping into ABO3 type perovsk ite m aterial can i m prove certain characterist ics o f the m ateri a. l It is a lso pointed ou t that the autom atic dig ita l sm art sensors wh ich can si m u ltaneously m on ito r a variety of gases w ill be the d irection of future research in th is field . K ey w ord s : perovsk ite; gas sensing m a teria; l sm art sensor 高、 响应快、 稳定性强、 使用方便等优 点, 因此备 受 关注 . 钙钛矿型氧化物的 A 位是稀土或者碱土金属 离子 , 起稳定结构作用, B 位则由较小的过渡金属离 子占据, 它的晶体结构 稳定, 特 别是用其他金属 离 子掺杂 A 位或者 B 位后, 可以形成阴离子缺陷或不 同价态的 B 位离子 , 使其性能得到改善 , 而 晶体本 身的结构没有发生根本改 变. 此外 , 该材料还具 有 良好的催化活性