Sm_（1-x）Zn_xFeO_3半导体材料的制备和气敏性能研究.pdfVIP

第13卷 第 2期 滁 州 学 院 学 报 Vo1．13No．2 2011年 4月 JOURNALOFCHUZH0UUNIVERSITY Apr．2011 Sm一xZnxFeO3半导体材料的制备和气敏性能研究 李天应，李兵斌，谢小雪，童晓莹，黄敏建，王俊海，葛秀涛 (滁州学院化学与生命科学系，安徽滁州 239000) 摘 要：用化学共沉淀法制备了Sml一ZnxFeO。(0≤)≤【O．10)半导体气敏材料。对其固相组成、导电行为和气 敏性能进行了研究。结果表明：该系列粉体为正交晶系钙钛矿型结构；6 Zn掺杂SmFeOs导电优于纯相；在 160~C工作温度 下，6％Zn掺杂微粉制作 的元件对 0．1 丙酮 的灵敏度 高达 568，是相 同工作条件 下纯相 SmFeOa元件的8．5倍，响应一恢复时间分别为4S，和4min。 关键词：SmlZnxFeO3；钙钛矿结构；气敏材料；丙酮 中图分类号：0472 文献标识码：A 文章编号：1673—1794(2011)02—0052—03 钙钛矿型(ABO3型)半导体复合氧化物由于其电阻小， 松油醇粘合剂，研磨成均匀糊状后，涂敷到带有铂金电极 能耗低，对气体选择性强等优点而引起人们的关注。近年 的氧化铝陶瓷管表面，用红外干燥箱烘干后，置于马弗炉 来，复合氧化物 SrnFeO~作为气敏材料在 N()2l_1]、03_l3“]、 中于3oo~C下热处理 1h，再升温至600。C热处理2h，得烧结 乙醇[ 和HSE。等传感领域有广泛应用，对丙酮敏感的虽 型旁热气敏元件。300℃下老化一周测其气敏性能。元件 有报道，但其气性能尚不满易[9]。为此，笔者采用化学共沉 的灵敏度定义为SRg／Ra，Rg、Ra分别为元件在检测气 淀法制备了Srnl一Zn~Fe03(O≤x≤O．10)气敏材料，并对其 体中和空气中的电阻值 。 相同组成、电导和气敏性能进行了研究。结果表明，6 Zn 2 结果与讨论 掺杂 SmFeO~对丙酮有较好的气敏性能。 2．1 共沉淀粉 的TG—DSC图 1 实验 图1是 Sm／Fe=1共沉淀粉的TG—DSC线图。共沉 1．1 Sml一ZnFeO3粉体的制备 淀粉表面的吸附水、Fe(OH)。和Sm(OH)。的失水，在TG 以分析纯硝酸溶解 Sm2Os所得的Sm(NOa)。和分析 曲线上表现为重量的逐渐失去，620~C以上共沉淀粉重量 纯Fe(NOa)s9HzO及 Zn(NO3)z6H2O为原料，分别配制 基本保持不变，说明分解失水过程已趋于完成。DSC曲线 0．1mol／LSni(N03)3、Fe(N03)3、Zn(N()3)2溶液。根据 上 400。C以下 出现的吸热峰，是 以上失水形成 的。至于 Sm ZnFe03化学式 的物质 的量之 比，所得溶液 n DSC曲线上 625~C放热峰，则是 由于 固相反应 Sm2Os+ (Sm3：Zn2：Fe。)为(1一x)：x：1的比例混合，配制不同 Fe203—2SmFeO3的放热而形成的。 Zn掺杂量的系列混合溶液(x一0、0．02、0．04、0．06、0．08、 0．10、0．15)，在磁力搅拌下加入 0．5mol／L(NH4)2CO3溶 液，用氨水调 pH=8．5～9．0至沉淀完全 ，沉淀经室温静置 1h、洗涤、过滤后，于 80~C下干燥 12h得沉淀粉末 ，沉淀粉 末800℃下热处理4h得Sm1一Zn~FeO3微粉。 1．2 TG—DSC热分析与XRD测定 用美国TA仪器公司SDTQ6OO同步热分析仪，Nz体 积流量 100ml／min，升温速率为 20~C／rnin，在 3O～1000。C 对Sml一ZnxFcO3共沉淀粉进行TG--DSC测定。 用德国Bruker公司的D8Advance型 x射线衍射仪 图1 纯相 SmFeO3共沉淀粉的TG--DSC曲线图 (CuKa辐射)，在大角度衍射