In2O3纳米粉体研究毕业论文.doc

i in2o3 纳米粉体的不同制备方法及其气敏性能的研究 摘 要 以 in(no3)34.5h2o 为原料，采用室温固相合成法、溶剂热法、微乳液法、 溶胶凝胶法、化学共沉淀法、均匀沉淀法等六种不同方法制备 in2o3 纳米粉体，并对其气 敏机理进行简要分析。通过 x-射线衍射分析（xrd ）手段对粉体物相进行表征，计算粉 体粒径，结果表明以上六种方法得到的 in2o3 粉体粒径分别为 9.89nm、23.07nm、22.69nm、14.74nm、9.30nm、 22.38nm。采用静态配气法测定材料的 气敏性能发现所得粉体均对 cl2 具有良好的气敏性能。以均匀沉淀法制备的 in2o3 为基体 的气敏元件性能最佳，在 110的工作温度下对 100ppm cl2 气体的灵敏度高达 1175，并 且具有良好的选择性，响应恢复时间短等特性。最后对 in2o3 纳米材料进行展望。 关键词 in2o3；纳米粉体；制备；气敏性能 gas-sensing properties of nanostructured in2o3 powderbased sensor synthesized with different methods abstractthis paper introduces several methods of the preparation of in2o3 nano-powder with in (no3) 3 4.5h2o as raw materials, including solid-phase synthesis at room temperature, solvothermal method, microemulsion method, sol-gel method, chemical co-precipitation method, homogeneous-precipitation method; and a brief analysis of gas-sensing mechanism was done. its phase was analyzed by xrd. the calculation shows that particle size of in2o3 nano-powder prepared by the six methods were 9.89nm, 23.07nm, 22.69nm, 14.74nm, 9.30nm, 22.38nm. the gas-sensing properties of the materials were tested in static state. the results show that the in2o3 nano-powder has high sensitivity to cl2. in2o3 nano-powder prepared by homogeneous- precipitation method has a high sensitivity as high as 1175 to 100ppm cl2 at lower working temperature 110. the sensor based on in2o3 also has satisfactory selectivity, quickly response and short recover time. finally, the prospect of in2o3 nano-materials was foreseen. keywordsin2o3; nano-powder; preparation; gas-sensing properties 目 录 摘 要： .i abstract .ii 前 言 1 1 实验部分 .2 1.1 试剂与仪器 .2 1.2 实验方法 .2 1.2.1 室温固相合成法 2 1.2.2 溶剂热法 2 1.2.3 微乳液法 3 1.2.4 溶胶凝胶法 3 1.2.5 化学共沉淀法 3 1.2.6 均匀沉淀法 3 2 气敏元件的制备，老化及测试 .3 2.1 气敏元件的制备及老化 3 2.2 气敏元件的测试 4 3. 结果与讨论 .5 3.1 样品的 xrd 测试 .5 3.2 气敏性能的测定 .6 3.2.1 制备方法对元件灵敏度的影响 6 3.2.2 加热温度对元件灵敏度的影响 7 3.2.3 气体浓度对元件的灵敏度的影响 7 3.2.4 元件的选择性 8 3.3 气敏元件的响应 恢复特性 .9 4 气敏机理探讨 .9 5.结论与展望 .11 参考文献 .13 致 谢 .15 河南师范大学本科毕业论文 前 言 随着科技的发展，工业生产中使用的气体原料及在生产过程中产生的气体数量和种 类越来越多，cl 2 、h 2s、no 2、煤气、天然气等多种有毒和可燃气体不仅污染环境，而 且可引起爆炸、火灾，存在使人中毒的危险，随着人们对健康认识的不断提高，人们在 日常生活、工业生产中不断加强了防范意识 1。近年来，各国研究者在半导体气敏传感器 的研究与开发方面做了大量工作。s no2 、 tio2、 zno、 fe2o3 等 半 导 体 金 属 氧 化 物 作 为 气 敏 材 料 已 被 广 泛 使 用 。 目前，半导体气敏传感器已发展成一大体系。 in2o3 作为新的 n 型半导体气敏材料，以其优良的气敏特性, 也 已 引 起 研 究 者 的 关 注 ， 在气敏传感器的应用方面不断拓展。文献报道最早见于 1967 年，我国的研究起步较晚， 最早见于 1995 年，2000 年前后出现较大量的文献报道。in 2o3 与 sno2、zno、f e2o3 相 比，具有较宽的禁带宽度、较小的电阻率和较高的催化活性等特点。in 2o3 较小的电阻率 可以降低气敏材料的功耗，因此可以应用到可燃气体、有毒气体的检漏报警、环境气体 的监控等领域。由 于 纳 米 in2o3 具 有 块 状 材 料 所 不 具 备 的 表 面 效 应 、 量 子 尺 寸 效 应 、 小 尺 寸 效 应 和 宏 观 量 子 隧 道 效 应 等 许 多 优 异 的 性 能 ， 研究开发相关材料和器件，以实现 对各种有毒、有害气体的探测，对易燃气体进行报警，对大气污染、工业废气的检控， 具有十分重要的意义和实用价值。in 2o3 的制 备 及 应 用 成 为 了 近 几 年 国 内 外 科 技 研 究 的 热 点 之 一 2-11。 纳米 in2o3 粉体的制备方法通常有化学沉淀法 12 、溶胶凝胶法 13 、脉冲激光沉积 14 法、气相沉积法 15、沉淀法 16、室温固相反应法 17、电弧放电共沸蒸馏法 18、减压挥 发氧化法 19、熔化雾化燃烧法 20、高压喷雾分解法 21、模板法 22等。本 文 采用了 in2o3 纳米粉体的几种简便的化学制备方法，包括室温固相合成法、溶剂热法、微乳液法、溶 胶凝胶法、化学共沉淀法、均匀沉淀法等六种方法，用 xrd 对材料进行表征，计算表明， 粉体粒径均在纳米范围。通过气敏性研究发现，几种方法制备的 in2o3 纳米材料对氧化性 气体如 cl2 具有较好的气敏性能并进一步分析其敏感机理。有望进一步开发对各种氧化性 气体更加灵敏的 in2o3 气敏元件，以有效防止恶性事件的发生。 河南师范大学本科毕业论文 1 实验部分 1.1 试剂与仪器 实验试剂 in(no3)34.5h2o 分析纯 国药集团化学试剂有限公司 naoh 分析纯 天津市化学试剂三厂 柠檬酸 分析纯 天津市东丽区天大化学试剂厂 聚乙二醇600 分析纯 天津市光复精细化工研究所 无水乙醇 分析纯 北京化工厂 氨水 分析纯 洛阳市化学试剂厂 尿素 分析纯 天津市科密试剂开发中心 聚氧乙烯十二烷基醚 正辛烷 正己醇 均为分析纯 实验仪器 电热鼓风干燥箱（天津市中环实验电炉有限公司） 马弗炉（上海电机集团实验电炉厂） 电子天平（梅特勒.托利多仪器有限公司） 气敏元件测试系统（河南汉威电子有限公司） d8-x射线衍射仪（德国布鲁克公司） kq2200db型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司） 真空抽滤机 （巩义市英峪仪器厂） 聚四氟乙烯衬底40ml的反应釜 1.2 实验方法 1.2.1 室温固相合成法 准确称取适量的 in(no3)34.5h2o 和 naoh(摩尔比 1：3) 放入玛瑙研钵中，充分混 合后研磨 30min，超声波分散，抽滤，干燥得到前驱体 in(oh)3.置于马弗炉中 600煅烧 两小时，生成 in2o3 粉体。 1.2.2 溶剂热法 称取适量的 in(no3)34.5h2o，聚乙二醇 600，无水乙醇，放入烧杯中，搅拌 15min 后转入高压反应釜中，140反应 12h，自然冷却至室温，抽滤，干燥即得 in2o3 粉体。将 河南师范大学本科毕业论文 粉体三等分，其中两份分别在 500、600 煅烧两小时。 1.2.3 微乳液法 准确量取聚氧乙烯十二烷基醚、正辛烷、正己醇各 2ml，均匀混合，25乳化温度 下搅拌均匀，滴加 in(no3)3 溶液充分乳化。然后在乳化液中滴加氨水，充分搅拌，得黄 色半透明液体。抽滤，干燥。600煅烧两小时，研细即得到 in2o3 粉体。 1.2.4 溶胶凝胶法 将 in(no3)34.5h2o 配制成 0.25mol/l 的溶液，加入少量柠檬酸助剂，60恒温搅拌 下缓慢滴加氨水，至 ph=6 时形成良好溶胶。80水浴干燥，得到凝胶，120干燥，得 到干凝胶。将其于 600煅烧两小时，研细即得到 in2o3 粉体。 1.2.5 化学共沉淀法 称取适量的 in(no3)34.5h2o，配制成溶液，采用双滴加料将氨水和 in(no3)3 溶液滴 入盛有一定量去离子水并 60恒温的烧瓶中，维持 ph=8，持续搅拌至完全形成白色的 in(oh)3 胶状沉淀。静置陈化，超声分散，抽滤，干燥。600煅烧两小时即得 in2o3 粉体。 1.2.6 均匀沉淀法 将 in(no3)34.5h2o 配制成一定浓度的溶液， 70 恒温。用尿素作沉淀剂，搅拌下 滴加 70左右的尿素溶液，维持 ph=8，至生成 in(oh)3 白色沉淀。静置陈化，抽滤，干 燥。600煅烧两小时即得 in2o3 粉体。 2 气敏元件的制备，老化及测试 23 2.1 气敏元件的制备及老化 取适量6002h条件下煅烧的不同方法制备的纳米in 2o3粉体，分别加入适量的松树 油粘合剂，充分研磨均匀，涂敷到缠绕铂丝电极的陶瓷管表面，600 oc条件下，热处理 2h。然后陶瓷管中放置加热用的镍铬丝，制成旁热式气敏元件。为了防止涂敷的不均匀 等原因影响气敏性能的测定，每种样品涂制两个气敏元件。图1所示为元件的结构示意图： 河南师范大学本科毕业论文 图 1 元件结构示意图 为了提高元件的稳定性，将元件进行老化处理，即将气敏元件在 300条件下，于老化台 上老化 240h。 2.2 气敏元件的测试 气敏性能测试在在hwc-30a汉威元件测试系统上完成。该系统采用静态配气法， 通过测试气敏元件串联的负载电阻上的电压来反映气敏元件的敏感特性，元件的加热电 压可在较大范围内调节，负载电阻为可换插卡式。负载电阻与虚拟电阻应相等。以空气 为稀释气体配置不同浓度的待测气体，测试样品对这些气体的灵敏度。基本原理是：提 供气敏元件加热电源v h，回路电源 vc，通过测试气敏元件串联的负载电阻r l上的电压 vout来反映气敏元件的特性。元件的灵敏度分别用s=ra/rg （还原性气体）和s= rg /ra（氧化性气体）表示，其中ra、rg 分别为元件在空气中和在被测气体中的电阻值。 图2 气敏元件的测试系统原理图 河南师范大学本科毕业论文 3. 结果与讨论 3.1 样品的 xrd 测试 图 3 样品的 xrd 图谱分析（1 室温固相合成法；2 化学共沉淀法；3 均匀沉淀法；4 溶胶凝胶法；5 溶剂热法；6 微乳液法） 图 3 为样品的 xrd 图谱。如图所示，六种方法制备的粉体均为 in2o3。由室温固相 合成法、化学沉淀法和溶胶凝胶法制备的 in2o3 纳米材料的 xrd 图谱均与标准图谱卡号 jcpds pdf 06-0415几乎相符。而均匀沉淀法、溶剂热法和微乳液法制备的 in2o3 纳米材 料的 xrd 图谱与标准图谱相比，仅存在峰的偏移，但偏移小于 1。有图谱可知均匀沉淀 法、溶胶凝胶法、溶剂热法、微乳液法制得的粉体峰形尖锐，结晶较完善。室温固相合成 法、化学共沉淀法所得峰形较宽，粒径小，结晶不够完善。xrd 图谱同时表明用溶剂热 河南师范大学本科毕业论文 法可以一步合成 in2o3 纳米粉体。本实验测定未煅烧、经过 500oc 煅烧、600 oc 煅烧的 in2o3 粉体粒径分别为 11.31nm、13.07nm、23.07nm，结果表明粉体粒径随煅烧温度的增 加逐渐大。由 scherrer 公式 d= k/cos 计算可知，六种样品的粒径分别为 9.89nm、9.30nm、22.38nm、14.74nm、23.07nm、 22.69nm。 scherrer 公式中 d 表示晶粒 在垂直于(hkl) 晶面方向的平均厚度； 为射线波长； 为 bragg 角（半衍射角）； 为衍 射线的本征加宽度，用衍射峰极大值一半处的宽度表示，单位为弧度。 3.2 气敏性能的测定 3.2.1 制备方法对元件灵敏度的影响 02040 608010 120 灵敏度 制 备 方 法 均 匀 沉 淀 法 固 相 合 成 法 溶 剂 热 法 微 乳 液 法 化 学 沉 淀 法溶 胶 凝 胶 法 图 4 元件灵敏度与制备方法的关系（1 溶剂热法； 2 室温固相合成法；3 微乳液法；4 溶胶凝胶法；5 均匀沉淀法；6 化学共沉淀法） 图 4 为不同方法制备的 in2o3 粉体制得的气敏元件在 110工作温度下对 100ppmcl2 的灵敏度关系曲线。如图所示，室温固相合成法、溶剂热法、微乳液法、溶胶凝胶法、 化学共沉淀法、均匀沉淀法制备的粉体对 100ppmcl2 灵敏度分别为 51.315、1.532、1.654、15.624、1175.491、186.562。结果表明用均匀沉淀法所得的 in2o3 元 件 对 cl2 的灵敏度最高，可达 1175，化学沉淀法所得的 in2o3 元 件 cl2 灵敏度也较高， 达到 174。而溶胶凝胶法、溶剂热法、微乳液法制备的元件在此条件下灵敏度相对较低， 分别为 11.136、3.511、1。该结果除与制备方法有关，实验条件的控制、元件的制备过程 河南师范大学本科毕业论文 等因素也是影响灵敏度数据的因素。 3.2.2 加热温度对元件灵敏度的影响 图5 元件灵敏度与加热温度的关系 图5为均匀沉淀法制备的in 2o3粉体制得的气敏元件在不同工作温度下对 100ppmcl2的灵敏度关系曲线。我们测定了元件在不同加热温度下，600煅烧2h的元 件灵敏度随着加热温度的升高大致呈现先高后低的趋势，其最大值出现在110附近。 低温时，元件灵敏度较高；而元件在高温工作时，元件表面的氧化反应速度较快而限 制了气体的扩散，使得元件表面被测气体的浓度减小，而引起元件灵敏度的降低。工 作温度对灵敏度的影响较大，在测试范围内，灵敏度均随加热温度的升高而呈现下降 趋势，存在一个最大值，此值对应的加热温度即为最佳加热温度。 分析可知，在低温区，由于体系的能量小于其施主电离能e 0，因此显示出低导电 性能。随着工作温度的升高，体系获得足够的能量可以克服施主电离能e 0，其载流子 浓度骤增，电导变大，呈现出主要靠电子导电的n型半导体特征。 3.2.3 气体浓度对元件的灵敏度的影响 图6 元件灵敏度与气体浓度的关系 河南师范大学本科毕业论文 图6为均匀沉淀法制备的in 2o3粉体制得的气敏元件在110下对不同浓度cl 2的灵敏度 关系曲线。如图所示，当cl 2浓度较低时，元件灵敏度较小，随着cl 2浓度的增加，元件吸 附的cl 2分子越多，在较低浓度范围内，元件的灵敏度随cl 2浓度增加，上升缓慢。当cl 2气 体的浓度为50ppm时，灵敏度已达到25，当氯气气体的浓度为 100ppm时，灵敏度急剧上 升，达到1175.491。空气中氯气含量最高允许浓度为1mg/m3。可见in 2o3气敏元件可以满 足检测低浓度的cl 2气体的要求。 3.2.4 元件的选择性 图 7 元件对不同气体的灵敏度 图7为均匀沉淀法制备的in 2o3粉体制得的气敏元件在110下对100ppm 不同气体的灵 敏度关系曲线。选择性是气敏元件的另一个重要参数。理论要求是在相同的体积分数条 件下,对所被检测气体之一有较好的灵敏度，而对其他种类的气体的灵敏性能较低或者根 本没有灵敏性能，则证明此材料具有良好的选择性。选择性是气敏元件最需要解决的问 题之一。气体传感器的选择性高低用选择性系数来表示，它表示气体传感器对被检测气 体的识别以及对干扰气体的抑制能力。其表示方法如下：k=s ls 2，其中，s 1为材料对检 测气体的灵敏度，本实验中，检测气体是cl 2；s 2为元件对干扰气体的灵敏度，实验中， 选择的干扰气体为no 2、h 2s、甲醛、氨水、汽油、乙醇。如图7所示cl 2对干扰气体 no2、氨水、h 2s、乙醇、汽油、甲醛的选择性分别为 60、1000、1000、1000、1000、1000左右。经过多次测试，发现该元件的气敏性能重复 性也较好，有望开发为具有高选择性的cl 2敏感元件。 河南师范大学本科毕业论文 3.3 气敏元件的响应恢复特性 图 8 元件的响应恢复曲线 图8、分别为均匀沉淀法制备的in 2o3粉体制得的气敏元件在110、250工作温 度下对100ppmcl 2的响应-恢复曲线。气敏元件的响应恢复特性也是衡量元件气敏性能好坏 的一个重要指标。定义响应时间t res为元件接触被测气体后，负载电阻r 1上的电压由u 0变化 到u 0+90(ux u0)所需的时间；恢复时间 trev为元件脱离被测气体后，负载电阻r l上的电 压由u 0恢复到u 0+10(ux u0)所需的时间，u 0为元件在空气中时负载电阻上的电压值， ux为元件在被测气体中时负载电阻上的电压值。根据响应恢复定义并计算可知： 元件响 应时间为7s ，测试范围内无恢复。元件响应时间为 5s，恢复时间为5s。可见，虽然温度 增加，灵敏度下降，但有利于恢复。 4 敏感机理探讨 气敏元件的气敏效应机理是一个复杂的问题，尚处于探索阶段。一般认为，气体的 吸附和解吸会导致半导体表面能带结构的畸变,使宏观电阻值发生变化。半导体气敏元件 灵敏度高、结构简单、使用方便、价格低廉，自60年代问世以来发展迅速。n 型 半 导 体 在 检 测 时 阻 值 随 气 体 浓 度 的 增 大 而 减 小 ； 在 200 300 温 度 它 吸 附 空 气 中 的 氧 ， 形 成 氧 的 负 离 子 吸 附 ， 使 半 导 体 中 的 电 子 密 度 减 少 ， 从 而 使 其 电 阻 值 增 加 。 当 遇 到 有 能 供 给 电 子 的 氧 化 性 气 体 时 ， 原 来 吸 附 的 氧 脱 附 ， 而 由 氧 化 性 气 体 以 正 离 子 状 态 吸 附 在 金 属 氧 化 物 半 导 体 表 面 ； 氧 脱 附 放 出 电 子 ， 气 体 以 正 离 子 状 态 吸 附 也 要 放 出 电 子 ， 从 而 使 氧 化 物 半 导 体 导 带 电 子 密 度 增 加 ， 电 阻 值 下 降 。 气 体 不 存 在 时 ， 金 属 氧 化 物 半 导 体 又 会 自 动 恢 复 氧 的 负 离 子 吸 附 ， 使 电 阻 值 升 高 到 初 始 状 态 。 半 导 体 气 敏 传 感 器 是 基 于 金 属 氧 化 物 与 气 体 发 生 作 用 电 导 率 变 化 来 检 测 气 体 的 。 当 气 体 分 子 吸 附 在 半 导 河南师范大学本科毕业论文 体 的 表 面 ,电 子 在 半 导 体 和 吸 附 质 之 间 发 生 传 递 。 电 子 传 递 的 结 果 是 在 半 导 体 表 面 形 成 电 荷 耗 尽 层 ,引 起 能 带 弯 曲 使 逸 出 功 和 电 导 率 产 生 变 化 。 用 来 解 释 对 氧 化 性 气 体 的 敏 感 ， 氧 化 物 半 导 体 传 感 器 相 似 的 敏 感 机 理 24-26。涉 及 in2o3基 纳 米 材 料 气 敏 特 性 的 主 要 过 程 有 ： 对 氧 分 子 的 吸 附 和 离 子 化 、 对 待 测 气 体 分 子 的 吸 附 和 离 子 化 。 对 纯 的 in2o3， 存 在 带 1个 或 2个 电 荷 的 氧 空 位 缺 陷 ， 可 以 作 为 吸 附 位 ， 是 导 致 气 体 敏 感 的 原 因 27。 这 里 对 cl2 、 no2气 敏 机 理 进 行 简 要 分 析 ： 牛 新 书 等 28 认 为 ： in2o3具 有 n 型 半 导 体 的 特 征 ， 当 in2o3暴 露 于 空 气 中 会 吸 附 空 气 中 的 o2 ,化 学 反 应 如 下 所 示 : o2 + e- o2-(ads) 在 一 定 温 度 下 ， o2发 生 化 学 吸 附 从 in2o3中 夺 取 电 子 形 成 吸 附 态 的 o2-、 o-和 o2 - 等 ， 从 而 使 n型 半 导 体 电 阻 增 加 。 当 in2o3遇 到 氧 化 性 气 体 cl2电 导 会 降 低 ， 其 机 理 为 ： 由 于 材 料 在 不 同 热 处 理 的 过 程 中 反 应 生 成 大 量 的 氧 空 位 vo. .: in3 + oox 1/2o2 (g) + vo. .+ in + 在 室 温 时 对 其 周 围 价 带 电 子 捕 获 形 成 的 电 中 性 氧 空 位 vox电 离 : vo. .+ 2 e- vox vox vo + e- vo vo. .+ e- 随 温 度 升 高 ， 元 件 电 导 急 剧 增 加 ， 高 于 一 定 的 温 度 时 ， g值 达 最 高 。 当 in2o3暴 露 于 空 气 中 时 ， 由 于 吸 附 氧 从 材 料 导 带 获 取 电 子 而 发 生 价 态 转 换 ： o2 (gas) o2-(ads) o22 -(ads) 2o -(ads) 2o2 -(ads) 材 料 电 导 呈 整 体 下 降 。 当 in2o3处 于 cl2气 氛 中 时 ， 由 于 cl2具 有 强 氧 化 性 ， 吸 附 以 cl2为 主 ， cl2从 in2o3表 面 或 者 晶 粒 间 界 夺 取 电 子 ， 材 料 表 面 载 流 子 数 目 减 少 ， 从 而 电 阻 增 加 。 随 着 温 度 的 升 高 ， 吸 附 的 氧 气 及 氯 气 分 子 会 以 游 离 的 形 式 解 析 ： 1/ 2 cl2 (gas) + e- cl-(ads) 吸 附 的 电 子 又 重 新 回 到 半 导 体 表 面 ， 从 而 减 小 了 电 导 的 降 低 ， 达 到 检 测 的 目 的 。 m. ivanovskaya 等 29认 为 ： 对 no2的 敏 感 机 理 有 以 下 两 个 过 程 ： 化 学 吸 附 、 化 学 吸 附 氧 的 解 吸 。 第 一 个 过 程 ： 河南师范大学本科毕业论文 no2 ,gas + (z) s (zo) s + nogas 在 in2o3中 in3+和 f是 吸 附 中 心 (z) s。 第 二 个 过 程 ： o2 解 吸 : (zo) s 2 (z) s + o2 ,gas 反 应 是 通 过 o2的 浓 度 控 制 的 ， 当 温 度 较 高 时 更 加 突 出 ， 反 应 限 制 了 no2在 氧 化 物 表 面 的 解 吸 。 影响材料气敏性能的机制有两种：（1）材料本身的表面微结构，如表面氧吸附量决 定了空间电荷的量；（2）材料中电子传导机制，烧结后的颗粒以颈部相连，颈部的宽度 是阻碍电子运动的主要因素，它主要取决于粒径的大小。 比较几种方法制备的 in2o3 粉 体 对气体的气敏性能可以看出：采用不同方法制备的 in2o3 对气体的气敏性能有很大差异。各种方法均有其优点，实验制备过程控制好实验条 件至关重要。气敏性能的测定关键要涂好元件，控制煅烧温度和时间。本实验选择 in(no3)34.5h2o 为原料 采用均匀沉淀法制备的 in2o3 粉体，不仅颗粒小，而且具有气敏 性能好，工作温度低，适用工作温度范围宽等优点。因为均匀沉淀法是利用某一化学反 应，使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢、均匀的释放出来，避免了沉淀剂局部过浓的不 均匀现象。通过添加均相沉淀剂尿素，使尿素在 70左右发生水解生成 nh4oh,得到的 氨水使溶液呈现碱性，从而使铟盐中的 in3+沉淀。另外，实验采用溶剂热法一步合成了 in2o3，省去了生成 in(oh)3 的中间过程，无需煅烧，简化了 in2o3 的合成工艺，合成 in2o3 与传统化学沉淀法合成 in2o3 的气敏性能经过对比，发现灵敏度、选择性以及稳定 性均优于化学沉淀法合成材料。利用这种方法所得到的纳米颗粒晶化好，粒度小，粒径 分布窄，团聚程度轻。所以，近年来利用水热/溶剂热法制备纳米材料受到人们的广泛关 注。 5.结论与展望 本实验采用六种化学方法制备 in2o3 纳米粉体。室温固相合成法、溶剂热法、化学共 沉淀法制得的 in2o3 粒径较小。均匀沉淀法制备的粉体所得的气敏材料对 cl2 的气敏性能 最佳。以所得 in2o3 材料制备了旁热式烧结型气敏元件，元件的最佳工作温度是 110， 对 cl2 有较好的灵敏度和较好的响应-恢复时间，可望进一步开发为用于化工生产及环境 监测方面的新型氧化性气体敏感材料。 河南师范大学本科毕业论文 目前，寻求新的气敏材料和通过对现有气敏材料进行改性，以提高其灵敏性和可靠性 成为研究的热点 1。虽然in 2o3气敏机理是一个复杂的问题，它不仅涉及吸附理论、表面 物化反应、表面状态及半导体电子理论等知识，而且同一反应往往是多种机理共同起作 用；同时，其气敏性能与氧的存在是分不开的，从催化氧化反应的角度出发推测气固反 应机制、研究气敏效应，可以洞悉反应机理，深入研究反应动力学，对改进气敏性能、 开发新型半导体气敏材料及掺杂物质都有着重要的指导意义。相信in 2o3将会成为下一个 气敏材料研究的热点，随着其新的气敏特性的不断发现和应用，对半导体气敏材料和气 体传感器的发展将产生明显地促进作用。因此在贯穿绿色化学、化工的理念的前提下， 改进已有的工艺条件，开发新的工艺条件制备性能优异的in 2o3纳米材料，使其更好的造 福于人类。 河南师范大学本科毕业论文 参考文献 1 王修智，蒋民华神奇的新材料（材料卷）m 济南山东科学技术出版社， 2007，201 2 jaswinder kaur, rajesh kumar and m c bhatnagar. effect of indium doped sno2 nanoparticles on no2 gas sensing properties，2007-3 3常剑,蒋登高,詹自力等半导体金属氧化物气敏材料敏感机理概述 m/cdbbs/2008-5/6/0856e09f22e31.html 4 吴玉锋，田彦文，韩元山等气体传感器研究进展和发展方向 j计算机测量与控制， 2003，11(10)：731734 5 李平, 余萍，肖定全气敏传感器的近期进展j 功能材料 , 1999, 30(2)： 5662 6 liu xingqin, xu zhengtiang, liu yafei et a1. sens actuators b, 1998, 52: 273279. 7 nhongshi, cviriyaworasakul, pmangkorntong et al. ethanol sensor based on zno and au-doped zno nanouries, 2007. 8 詹自力纳米 in2o3 气敏性能及其气敏机理研究 d郑州:郑州大学，2004 年 9 孙良彦，刘正绣常温振荡式 co 气敏元件的研制j传感器技术，1995，(1)： 10-13 10 徐甲强，刘艳丽，牛新书室温固相合成 in2o3 及其气敏性能研究j无机材料学报，2002,17(2) ： 67-70 11 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