SnO2的研究
二氧化锡膜气敏传感器核心研究深入探讨
摘要：在论述二氧化锡气敏机理的基础上，介绍了通过掺杂金属、金属离子、金属氧化物等方法制备二氧化锡膜气敏传感器的研究成果以及二氧化锡传感器阵列电鼻子的研究现状，并对其发展趋势进行了展望。
一、引言
随着纳米技术的发展，与该项技术相结合的气敏传感器的研究已经成为热门课题。这类传感器以其较好的灵敏度和选择性、良好的响应和恢复时间以及较长的使用寿命，而被广泛应用于各种有毒有害气体、可燃气体、工业废气、环境污染气体的检测。
1931年，研究人员发现金属氧化物 Cu2O的电导率随H2O蒸汽的吸附而改变，从此拉开了材料气敏特性研究的序幕，并将这种特性与传感器技术相结合而制成气敏传感器。气敏传感器的敏感材料主要是导电聚合物、金属氧化物和复合氧化物。导电聚合物包括聚吡咯、聚噻吩、聚吲哚、聚呋喃等;金属氧化物则包括SnO2、ZnO、WO3、Fe2O3、 TiO2、CeO2、Nb2O5、Al2O3、In2O3、LnMO3(Ln=La、Gd ，M=Cr、Mn、Fe、Co)等，其中又以SnO2、 ZnO、Fe2O3 三大体系为主;复合氧化物主要为MxSnO3(M=Cr、Mn、Fe、Co)。目前普遍采用的方法是以二氧化锡(SnO2)为基材，通过掺杂等方法制备出气敏传感器，用以检测某种气体的成分和浓度。
二、二氧化锡气敏机理的理论模型
SnO2 属于N型半导体，含有氧空位或锡间隙离子，气敏效应明显。关于其气敏机理的理论模型有多种[1]，一般认为其气敏机理是表面吸附控制型机制[2]，即在洁净的空气(氧化性气氛)中加热到一定的温度时对氧进行表面吸附，在材料的晶界处形成势垒，该势垒能束缚电子在电场作用下的漂移运动，使之不易穿过势垒，从而引起材料电导降低;而在
还原性被测气氛中吸附被测气体并与吸附氧交换位置或发生反应，使晶界处的吸附氧脱附，致使表面势垒降低，从而引起材料电导的增加，通过材料电导的变化来检测气体。理论模型中的一种为：
Oo------Vo++e+1/2O2 (1)
Oo+------Vo2++e+1/2O2 (2)
SnSn-------S NI2++2e (3)
SnSn-------SnI4++4e (4)
三、二氧化锡气敏传感器的最新研究成果
为了提高传感器的灵敏度和选择性，或为了扩大其应用范围，通过掺杂金属或金属氧化物等以提高SnO2半导体表面催化活性的各种气敏传感器已被制备出来，最新研究成果主要表现在以下几个方面。
1、 SnO2 膜传感器的研究
Sberveglieri G.等人[3]提出了液延生长—热氧化 (Rheotaxial Growth and Thermal Oxidation， RGTO)技术，该方法是采用磁控溅射在温度稍高于Sn熔点(232°C)的基片上沉积约150nm厚度的Sn膜层，即液延生长，然后使金属Sn膜在高温下产生热氧化反应，从而制备成SnO2膜。
李建平[4]等比较了RGTO、室温直流(CD)溅射、射频(RF)溅射制备的SnO2薄膜，得出的结论是：RGTO法制备的SnO2薄膜多孔、疏松、灵敏度高、稳定性好，但与微电子
工艺不太兼容;室温直流(CD)溅射Sn源，然后使之热氧化而得到的SnO2薄膜由于晶粒结构和Sn/O比不合适，气敏特性不够理想;而室温混合气氛(Ar/O2比为8:2)条件下RF溅射SnO2靶，然后在大气中进行450°C退火处理而制备的SnO2气敏薄膜粒径大、多孔、疏松，并对甲醇、乙醇等有机分子有良好的气敏响应。
Jin Z.H.等人[5]利用溶胶—凝胶技术制备了纳米晶多孔 SnO2 薄膜(粒经为
7~15nm，孔经为1.6~9nm)，并对其表面形貌、一氧化碳敏感性等进行了研究。研究结果认为该薄膜对一氧化碳的响应快、恢复时间短。Teeramong Konrasme A.等人[6]也用此法制备了SnO2薄膜，并用流动注射分析法对气敏特性进行研究，结果表明：样品浓度的对数与灵敏度的对数呈线性关系。
陆凡等人[7]利用溶胶—凝胶—超临界干燥技术制备超细SnO2颗粒，研究了不同吸附物的作用机理，由此提出了超细元件的氧溢流模型。
Williams G[8]利用激光蒸发技术，制备了SnO2纳米晶，用X-ray粉末衍射、透射和扫描电镜对其进行形貌和结构分析，结果表明与传统的湿化学方法相比，此法制备的材料对氢气、一氧化碳、甲烷混合气有很好的响应灵敏度。
Lee S.W.等人[9]采用金属有机化学气相沉积法(MOCVD)，以四乙基锡作为有机金属源制备 SnO2薄膜，利用XRD、SEM、AES等方法对其结构进行表征，并将之与采用金属有机分解法(MOD)制备的SnO2厚膜进行微结构比较，得出的结论是：MOCVD法制得的薄膜具有粗糙、浓密的柱状结构，而MOD法得到的厚膜具有孔结构，这两种传感器对氢气、一氧化碳都有很好的灵敏度。
王雅静[10]用等离子激活化学气相沉积法(Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition， PECVD)制备非晶 SnO2膜，并在300°C下作烧结处理，IR、SEM、TEM的非晶特征研究结果表明它具有灵敏的响应特性。
Tanaka S. 等人[11]等利用脉冲激光溅射法，分别以SnO2 和纯Sn为靶制备了一种高质量的SnO2膜，并研究了膜层的结构和对氢气、乙醇的灵敏性能。得出的结论是：在300℃的温度下制备的掺杂有Nb2O5和TiO2的SnO2传感器，在含有0.4ppm的NO2的空气中，其灵敏度的值为2或大于2。
Sergio Nicoletti 等人[12]用脉冲激光烧蚀法制备了检测芳香烃的SnO2薄膜传感器，同时对老化时间给薄膜微结构带来的影响进行研究，X-ray衍射表明，延长加热处理时间能够使残余的微应变明显减少，说明晶格缺陷有很大程度的减少。在SnO2里，结构缺陷(如氧空位或错位)是电活性的，而且担载浓度的变化至少部分地与缺陷密度的变化有关。
Larciprete R.等人[13]则对用激光诱导化学气相沉积生成的有机Sn膜进行了原位表面分析，电测试表明传感器对NO2具有高灵敏度和很短的响应时间。
Onuma Y.等人[14]采用磁控溅射法，在氩气和氧气的混合气体中使用含Sn的靶沉积了SnO2多晶薄膜，并用XRD进行表征，薄膜显现出在(110)或(211)面的择优取向。
Chaturvedi A. 等人[15] 用氩等离子体处理厚膜SnO2气体传感器，并研究了对CCl4、C3H7OH、CO、N2O、CH4和LPG(液化石油气)等气体的响应，结果表明：与未经过这种处理的传感器相比，实施这一处理后的传感器具有更高的灵敏度，选择性也得到了改善，特别是经过氢等离子体处理的传感器变得对一氧化碳特别灵敏;此外，Chaturvedi A.等人
还对经不同等离子体处理的SnO2进行了XRD表征，同时利用离子导电模型，根据SnO2内的化学计量的变化，分析了用等离子体处理后SnO2的结构变化。
在文献[16]中，A.Dieguez等人详细分析了通过Sn的热氧化形成SnO2膜的过程，特别强调了不完全氧化对传感器稳定性的影响，分析了传感响应漂移的演变根源，据此提出了一种完全结构特征的锡热氧化方法。另外，该文献还证实了从Sn到SnO2转变过程中中间相的存在，同时通过对氧化过程中不同阶段传感行为的对比研究，讨论了完全氧化对传感响应稳定性的影响。
Nomura T. 等人[17]的研究则旨在开发脉冲加热的半导体SnO2传感器(在9V碱性电池下可使用2年，能量消耗大约在0.1mV)，并对现有传感器的结构进行优化。热分析结果说明，与当前的传感器相比，修饰后的传感器在电池操作条件下，稳定性得到了明显的改善。
张硕等人[18] 利用共沉淀法制备了SnO2的低功耗一氧化碳敏感元件，气敏特性分析结果证实了该元件具有灵敏度高、选择性和稳定性好等优点。
Ho J.J. 等人[19]应用微电机系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)技术成功地制备了与固态加热器一体化的乙醇气体SnO2薄膜传感器，实验表明，与以往的乙醇气体传感器相比，新产品具有更好的气敏特性。
2 掺杂金属的SnO2膜传感器研究
为了同时拥有化学气相沉积法和等离子体高活化能、低反应温度的优点，朱大奇等[20]利用等离子体化学气相沉积法制备了SnO2:Sb薄膜，并对沉积温度、极间距、掺杂
Sb浓度和对NO2的气敏性能进行了理论分析。得出的结论是：膜电阻随沉积温度升高、极间距离的减小而降低;当掺杂Sb浓度为2.5%时，膜阻有一极小值;SnO2:Sb具有负温度特性，为N半导体。薄膜对NO2气体有较好的气敏性，温度升高气敏灵敏度增加，在170℃左右灵敏度变化快，可把工作点选在170℃。
Davis S.R.等人[21]利用溶胶-凝胶法制备 SnO2和掺杂Cu2+、Fe3+的纳米晶SnO2，研究了在空气中这些材料对一氧化碳的响应以及与烧结温度的关系，结论为：材料对一氧化碳的灵敏度随着晶粒的增大而减小;添加金属阳离子会阻碍晶体生长。而在此之前的研究认为：由于材料被烧结，添加的金属阳离子将从有序的Sn4+晶格位置运动到更加无序的区域—最可能是表面区域，从而有助于晶体生长。
3、掺杂金属氧化物的SnO2膜传感器的研究
Sumg J.H.等人[36]利用溶胶-凝胶法制备了H2S气敏的CeO2-SnO2薄膜传感器，并研究了其气敏机理和特性，实验表明它具有高选择性以及快的响应和恢复特性，与
ZrO2-SnO2薄膜相比，该薄膜在室温下对低浓度的H2S更为敏感。
文献[37]和[38]则分别报道了 Katsuki A.等人采用化学气相沉积法制备出的对
H2敏感的CeO2-SnO2薄膜和Teterycz H.等人利用网板印刷技术制备出的对CO敏感的CeO2-SnO2薄膜。Teterycz H.还发现，与典型的SnO2膜传感器相反，在有还原性气体存在时，CeO2-SnO2薄膜传感器的电阻将增加。
四、结论
当前，硅基微结构的气敏传感器已成为SnO2膜气敏传感器的主流。这类传感器以硅为衬底、以SnO2为敏感材料，当敏感材料暴露在待测气氛中时，气体会和敏感材料发生作用，从而引起器件的电阻或其他参数的变化，进而给出包含气体种类和浓度的电信号，通过对这些电信号的处理来识别气体的成分和浓度。
2020年研究实验报告三篇
研究实验报告三篇 篇一：化学实验研究报告 我们初三学习了一个学期的化学，从中学到了很多有趣的知识，初步学会了用简单的仪器和药品进行实验的方法,同时也对化学有了不少感性认识。初中涉及的化学知识和理论虽然还很肤浅，但是它为我们了解化学、建立初步的化学观念打下了基础。下面是我做的关于二氧化碳的一个简单的化学实验。 实验名称：对二氧化碳的探究 实验地点：家里 实验时间：xx年4月27日 实验目的： 了解二氧化碳的性质及用途； 实验步骤： ⒈准备实验用品： 玻璃杯、充足的二氧化碳、小蜡烛、装有二氧化碳的矿泉水瓶、充足的水 ⒉操作步骤： ⑴将装有二氧化碳的集气瓶靠近鼻子，用手轻轻扇动。 ⑵将小蜡烛放入装有二氧化碳的集气瓶内。 ⑶将适量的水倒入装有二氧化碳的矿泉水瓶中，盖上瓶盖，摇晃矿泉水瓶。⒊观察现象： ⑴吸入二氧化碳后，鼻子感到没有气味；吸入过多会稍有不适。
⑵放入装有二氧化碳的集气瓶内的小蜡烛熄灭。 ⑶摇晃水瓶后，发现水瓶有明显的变扁现象。 ⒋得出结论： ⑴二氧化碳是无色、无味的气体。不能供给呼吸，但可用于植 物的光合作用。此外它还是引起温室效应的原因之一。 ⑵二氧化碳不支持燃烧，因此可以用于灭火。 ⑶二氧化碳能溶于水，所以不能用“排水法”收集。 实验心得： 通过这次简单的实验，使我对二氧化碳的化学性质和用途有了 更直观的认识和了解，更进一步认识到化学是一门以实验为基础的学科，各种化学产品广泛应用于我们生活当中。只有正确认识存在于我们周围形形色色的化学现象，就能在生活中更好地体会到科学技术对社会物质文明的贡献，同时也能更深刻地认识科学技术对社会的作用，从而增加社会责任感，为保护人类生存环境、节约各种资源和能源贡献自己的绵薄之力。 地质中学C0909班xxxx 篇二：实验报告范本 实验课程：实验名称：实验地点： 学生姓名：学号：指导教师： 实验时间：年月日 一、实验目的
几种气体传感器的研究进展
一、前言 1964 年，由Wickens 和Hatman 利用气体在电极上的氧化还原反应研制出了第一个气敏传感器，1982年英国Warwick 大学的Persaud 等提出了利用气敏传感器模拟动物嗅觉系统的结构，自此后气体传感器飞速发展，应用于各种场合，比如气体泄漏检测，环境检测等。现在各国研究主要针对的是有毒性气体和可燃烧性气体，研究的主要方向是如何提高传感器的敏感度和工作性能、恶劣环境中的工作时间以及降低成本和智能化等。 下面简单介绍各种常用的气体传感器的工作原理和一些常用气体传感器的最新的研究进展。 二、气体传感器的分类和工作原理 气体传感器主要有半导体传感器（电阻型和非电阻型）、绝缘体传感器（接触燃烧式和电容式）、电化学式（恒电位电解式、伽伐尼电池式），还有红外吸收型、石英振荡型、光纤型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等。 电阻式半导体气敏元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度；非电阻式半导体气敏元件则是根据气体的吸附和反应使其某些特性发生变化对气体进行直接或间 接的检测。 接触燃烧式气体传感器是基于强催化剂使气体在其表面燃烧时产生热量，使传感器温度上升，这种温度变化可使贵金属电极电导随之变化的原理而设计的。另外与半导体传感器不同的是，它几乎不受周围环境湿度的影响。电容式气体传感器则是根据敏感材料吸附气体后其介电常数发生改变导致电容变化的原理而设计。 电化学式气体传感器，主要利用两个电极之间的化学电位差，一个在气体中测量气体浓度，另一个是固定的参比电极。电化学式传感器采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。有液体电解质和固体电解质，而液体电解质又分为电位型和电流型。电位型是利用电极电势和气体浓度之间的关系进行测量；电流型采用极限电流原理，利用气体通过薄层透气膜或毛细孔扩散作为限流措施，获得稳定的传质条件，产生正比于气体浓度或分压的极限扩散电流。 红外吸收型传感器，当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光有吸收，其吸收关系服从朗伯—比尔（Lambert－Beer）吸收定律，通过光强的变化测出气体的浓度：
气敏材料敏感机理研究进展
摘要：为研究气敏材料的敏感机理，获得提高材料气敏性能、开发新 型气敏材料的理论指导，介绍了气敏材料的概念、 分类，并从气体与敏感材料的物理、化学等相互作用出发，结合气敏材料电学性质的变化，对其敏感机理及模型进行了较为详细的阐述，指出气敏机理研究对于解决气敏材料选择性、稳定性差以及工作温度高等现存问题有着重要的意义。 关键词：气敏材料；气敏机理；模型中图分类号：ＴＰ２１２．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５５４８（２００７）０４－００４２－０４ ＲｅｓｅａｒｃｈＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＳｅｎｓｉｔｉｖｅＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＧａｓＳｅｎｓｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ ＬＩＵＨａｉ－ｆｅｎｇ，ＰＥＮＧＴｏｎｇ－ｊｉａｎｇ，ＳＵＮＨｏｎｇ－ｊｕａｎ， ＭＡＧｕｏ－ｈｕａ，ＤＵＡＮＴａｏ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｎｅｒａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１０１０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｇａｓｓｅｎｓｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｎｅｗｇａｓｓｅｎｓｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｇａｓｓｅｎｓｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｍｏｄｅｌｓｏｆｇａｓｓｅｎｓｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｃｈａｎｇｅｏｆｓｅｎｓｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｃａｕｓｅｄｂｙａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｇａｓｅｓａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ｉｔｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｈａｔｓｔｕｄｙｉｎｇｔｈｅ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｇａｓｓｅｎｓｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｕｎｓｔａｂｌｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｗｏｒｋｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓｓｅｎｓｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｍｏｄｅｌ 气敏材料是一种对某种环境中某种气体十分敏感的材料，一般都是某种类型的金属氧化物，通过掺杂或非化学计量比的改变而使其半导化，其电阻随其所处环境的气氛而变。不同类型的气敏材料，对某一种或几种气体特别敏感，其阻值将随该种气体的浓度（分压）有规律地变化，其检测灵敏度为百万分之一的量级，个别可达十亿分之一的量级，远远超过动物的 嗅觉感知度，故有“ 电子鼻”之称［１￣３］。目前，对于各种气敏材料的研究已经引起许多研究者的关注，但对气敏机理的认识还较为模糊。有学者提出了表面电阻控制模型、体电阻控制模型、吸附气体产生新能级模型、隧道效应模型、控制栅极模型和接触燃烧模型等气敏模型［４］。本文主要从气体与敏感材料的相互作用出发，结合气敏材料电学性质的变化，对气敏材料的敏感机理进行较为详细的阐述。 １吸、 脱附模型吸、脱附模型是指利用待测气体在气敏材料上进行物理或化学吸、脱附，引起材料电阻等电学性质变化从而达到检测目的的模型。该模型建立较早，是最为公认的气敏机理模型。通常情况下，材料对气体的物理和化学吸附不可分离的，只是对于不同的材料，起主导作用的吸附方式不同。１．１物理吸、 脱附模型物理吸、脱附模型是利用气体与敏感材料的物理吸、脱附进行检测的。如水蒸气（湿敏）传感器就是利用物理吸附的水分子引起材料表面的电导率发生变化进行检测，也可利用吸附的水分子引起材料电容变化而进行检测。 严白平等［５］通过对ＭｇＣｒ２Ｏ４－ＴｉＯ２湿敏陶瓷的机理进行微观研究表明，材料表面颗粒存在电子电导，产生这种电子电导的原因不是水的化学吸附，因为水的化学吸附在低温下是不可逆的，其化学反应式是： Ｈ２Ｏ＋Ｏ－→２ＯＨ＋ｅ。反应生成的ＯＨ不会在低温下还 原成Ｈ２Ｏ。显然，湿敏材料表面电子电导产生的原因 是物理吸附水。物理吸附水在湿敏材料表面是以弱氢键的形式吸附于表面ＯＨ上，由于水分子的强极性，水分子的物理吸附等效于表面上吸附了电偶极子。物理吸附水是容易脱附的，水分子的吸附、脱附等效于表面电偶极子的偶极矩增大、减小。这种表面偶极矩的变化使表面能变化，表面与材料内部实现电子转移。 收稿日期：２００６－１１－２８。 基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目，编号： ２００４ＡＡ３０２０３２。 第一作者简介：刘海峰（１９８３－），男，硕士研究生。 气敏材料敏感机理研究进展 刘海峰，彭同江，孙红娟，马国华，段 涛 （西南科技大学矿物材料与应用研究所，四川绵阳 ６２１０１０）
气体传感器的分类及应用
气体传感器的分类及应用 所谓气体传感器是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的仪表。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面，气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否，或氧气的消耗量等。在电力工业等生产制造领域，也常用气体传感器定量测量烟气中各组分的浓度，以判断燃烧情况和有害气体的排放量等。在大气环境监测领域，采用气体传感器判定环境污染状况，更是十分普遍。 气体传感器的分类，从检测气体种类上，常分为可燃气体传感器(常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式)、有毒气体传感器(一般采用电化学、金属半导体、光离子化、火焰离子化式)、有害气体传感器(常采用红外、紫外等)、氧气(常采用顺磁式、氧化锆式)等其它类传感器；从仪表使用方法上，分为便携式和固定式；从获得气体样品的方式上，分为扩散式(即传感器直接安装在被测对象环境中，实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触)、吸入式(是指通过使用吸气泵等手段，将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释，又可细分为完全吸入式和稀释式等)；从分析气体组分上，分为单一式 (仅对特定气体进行检测)和复合式(对多种气体成分进行同时检测)；按传感器检测原理，分为热学式、电化学式、磁学式、光学式、半导体式、气相色谱式等。
热学式气体传感器 热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率，通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的，其在工业界的应用已有几十年的历史，其仪表类型较多，能分析的气体也较广泛(如H2、CO2、SO2、NH3、Ar 等)。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应，其中广泛应用的是气体的氧化反应(即燃烧)，其典型为催化燃烧式气体传感器，其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥，主要用于检测可燃气体，如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体，采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量，石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量，燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸气、酒精乙醚蒸气等。美国RAE Systems公司生产的FGM-3100催化燃烧式可燃气体检测仪，其采样方式为扩散式，检测精度达±2%满量程，响应时间<15s。 催化燃烧式气体传感器 催化燃烧式气体传感器的主要优点是对所有可燃气体的响应有广谱性，对环境温度、湿度影响不敏感，输出信号近线性，且其结构简单，成本低。但其主要不足是精度低，工作温度高 (内部温度可达700～800℃)，电流功耗大，易受硫化物、卤素化合物等中毒的不利影响等。
几种常见晶体结构分析
几种常见晶体结构分析文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
几种常见晶体结构分析 河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131 栾春武：中学高级教师，张家口市中级职称评委会委员。河北省化学学会会员。市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。 联系电话： E-mail ： 一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体 由于离子键无饱和性与方向性，所以离子晶体中无单个分子存在。阴阳离子在晶体中按一定的规则排列，使整个晶体不显电性且能量最低。离子的配位数分析如下： 离子数目的计算：在每一个结构单元（晶胞）中，处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同，一般的规律是：顶点上的微粒属于该 单元中所占的份额为18，棱上的微粒属于该单元中所占的份额为1 4，面上 的微粒属于该单元中所占的份额为1 2，中心位置上（嚷里边）的微粒才完 全属于该单元，即所占的份额为1。 1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个Cl －，每个Cl －周围有6个Na +，与一个Na +距离最近且相等的Cl －围成的空间构型为正八面体。每个Na +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。见图1。 图1 图2 NaCl
晶胞中平均Cl－个数：8×1 8 + 6× 1 2 ＝ 4；晶胞中平均Na+个数：1 + 12×1 4 ＝ 4 因此NaCl的一个晶胞中含有4个NaCl（4个Na+和4个Cl－）。 2.氯化铯晶体中每个Cs+周围有8个Cl－，每个Cl－周围有8个Cs+，与一个Cs+距离最近且相等的Cs+有6个。 晶胞中平均Cs+个数：1；晶胞中平均Cl－个数：8×1 8 ＝ 1。 因此CsCl的一个晶胞中含有1个CsCl（1个Cs+和1个Cl－）。 二、金刚石、二氧化硅——原子晶体 1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个C 原子以共价键与4个C原子紧邻，因而整个晶体中无单 个分子存在。由共价键构成的最小环结构中有6个碳原 子，不在同一个平面上，每个C原子被12个六元环共用，每C—C键共6 个环，因此六元环中的平均C原子数为6× 1 12 ＝ 1 2 ，平均C—C键数为 6×1 6 ＝ 1。 C原子数: C—C键键数＝ 1:2； C原子数: 六元环数＝ 1:2。 2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似，C被Si代替，C与C之间插 氧，即为SiO 2晶体，则SiO 2 晶体中最小环为12环（6个Si，6个O）， 图3 CsCl 晶 图4 金刚石晶
气体传感器—空气污染物检测基本方法
气体传感器—空气污染物检测 气体传感器常用于探测可燃、易燃、有害气体的浓度，以及检测其他空气中常见气体的浓度。气体传感器按照检测原理不同，分为半导体式、电化学式、气相色谱式、热学式、磁学式、光学式等。可检测的气体包括：一氧化碳、二氧化碳（CO 、CO ），二氧化硫（SO ），氮氧化物（NO 、NO ），甲醛，苯及总挥发性有机化合物（TVOC ），氧气（O ），氢气（H ），碳氢化合物等。 1）半导体式气体传感器 半导体式气体传感器是根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体 浓度测量的。 从作用机理上可分为表面控制型（采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件）、表面电位型（采用半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件）、体积控制型（基于半导体与气体发生反应时体积发生变化，从而产生电导率变化的工作原理）等。具有结构简22222
单、检测灵敏度高、反应速度快等诸多实用性优点，但其主要不足是测量线性范围较小，受背景气体干扰较大，易受环境温度影响等。 2）电化学式气体传感器 电化学式气体传感器是利用被测气体的电化学活性，将其电化学氧化或还原，从而分辨气体成分，检测气体浓度的。较常见的电化学传感器类型有原电池型、恒定电位电解池型等。 目前，电化学传感器是检测有毒、有害气体最常见和最成熟的传感器。其特点是体积小，功耗小，线性和重复性较好，分辨率一般可以达到0.1ppm，寿命较长。不足是易受干扰，灵敏度受温度变化影响较大。
3）气相色谱式分析仪 气相色谱式分析仪是基于色谱分离技术和检测技术，分离并测定气样中各组分浓度，因此是全分析仪表。气相色谱仪的主要优点是灵敏度高，适合于微量和痕量分析，能分析复杂的多相分气体。缺点是定期取样不能实现连续进样分析，系统较为复杂，多用于试验室分析用，不太适合工业现场气体监测。 4）热学式气体传感器 热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。 热导式是利用气体的热导率，通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的，其仪表类型较多，能分析的气体也较广泛，包括H、CO、SO、NH、Ar等。 2223
气体传感器Word版
实验八气体传感器实验 【实验目的】 1. 理解气体传感器的工作原理； 2. 掌握单片机驱动气体传感器的方法。 【实验设备】 1. 装有IAR 开发工具的PC 机一台； 2. 下载器一个； 3. 物联网多网技术综合教学开发设计平台一套。 【实验要求】 1. 编程要求：编写气体传感器的驱动程序； 2. 实现功能：检测室内的有害气体并输出标志位； 3. 实验现象：将检测到的数据通过串口调试助手显示。 【实验原理】 1. 气体传感器简介 气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 2. 气体传感器分类及在本实验中的应用 气体传感器通常以气敏特性来分类，主要可分为：半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。 半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。这些都是由材料的半导体性质决定的。原理如下图所示：
根据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。 本实验采用的是电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器，是一种用金属氧化物薄膜(例如：Sn02，ZnO Fe203，Ti02 等)制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。为了消除气味分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。 3. 气体传感器MQ-6 灵敏度特性 符号参数名称技术参数备注 Rs敏感体电 阻10KΩ-60KΩ探测范围： 100-1000ppm 检测目标：LPG、 丁烷、丙烷、LNG α （1000ppm/4000PPMLNG） 浓度斜率≤0.6 标准工作条件温度：20℃±2℃ Vc：5.0V ±0.1V 相对湿度：65﹪±5﹪ Vh： 5.0V±0.1V 预热时间不少于24 小时 【电路连接】 电路连接如图所示。
常见的金属晶体结构
第二章作业 2－1 常见的金属晶体结构有哪几种它们的原子排列和晶格常数有什么特点 V、Mg、Zn 各属何种结构答：常见晶体结构有 3 种：⑴体心立方：－Fe、Cr、V ⑵面心立方：－Fe、Al、Cu、Ni ⑶密排六方：Mg、Zn －Fe、－Fe、Al、Cu、Ni、Cr、 2---7 为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。第三章作业3－2 如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，所得铸件晶粒的大小；⑴金属模浇注与砂模浇注；⑵高温浇注与低温浇注；⑶铸成薄壁件与铸成厚壁件；⑷浇注时采用振动与不采用振动；⑸厚大铸件的表面部分与中心部分。答：晶粒大小：⑴金属模浇注的晶粒小⑵低温浇注的晶粒小⑶铸成薄壁件的晶粒小⑷采用振动的晶粒小⑸厚大铸件表面部分的晶粒小第四章作业 4－4 在常温下为什么细晶粒金属强度高，且塑性、韧性也好试用多晶体塑性变形的特点予以解释。答：晶粒细小而均匀，不仅常温下强度较高，而且塑性和韧性也较好，即强韧性好。原因是：（1）强度高：Hall-Petch 公式。晶界越多，越难滑移。（2）塑性好：晶粒越多，变形均匀而分散，减少应力集中。（3）韧性好：晶粒越细，晶界越曲折，裂纹越不易传播。 4－6 生产中加工长的精密细杠（或轴）时，常在半精加工后，将将丝杠吊挂起来并用木锤沿全长轻击几遍在吊挂 7~15 天，然后再精加工。试解释这样做的目的及其原因答：这叫时效处理一般是在工件热处理之后进行原因用木锤轻击是为了尽快消除工件内部应力减少成品形变应力吊起来，是细长工件的一种存放形式吊个7 天，让工件释放应力的时间，轴越粗放的时间越长。 4－8 钨在1000℃变形加工，锡在室温下变形加工，请说明它们是热加工还是冷加工（钨熔点是3410℃，锡熔点是232℃）答：W、Sn 的最低再结晶温度分别为: TR(W) =（～×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃ TR(Sn) =（～×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃ 所以 W 在1000℃时为冷加工，Sn 在室温下为热加工 4－9 用下列三种方法制造齿轮，哪一种比较理想为什么（1）用厚钢板切出圆饼，再加工成齿轮；（2）由粗钢棒切下圆饼，再加工成齿轮；（3）由圆棒锻成圆饼，再加工成齿轮。答：齿轮的材料、加工与加工工艺有一定的原则，同时也要根据实际情况具体而定，总的原则是满足使用要求；加工便当；性价比最佳。对齿轮而言，要看是干什么用的齿轮，对于精度要求不高的，使用频率不高，强度也没什么要求的，方法 1、2 都可以，用方法 3 反倒是画蛇添足了。对于精密传动齿轮和高速运转齿轮及对强度和可靠性要求高的齿轮，方法 3 就是合理的。经过锻造的齿坯，金属内部晶粒更加细化，内应力均匀，材料的杂质更少，相对材料的强度也有所提高，经过锻造的毛坯加工的齿轮精度稳定，强度更好。 4－10 用一冷拔钢丝绳吊装一大型工件入炉，并随工件一起加热到1000℃，保温后再次吊装工件时钢丝绳发生断裂，试分析原因答：由于冷拔钢丝在生产过程中受到挤压作用产生了加工硬化使钢丝本身具有一定的强度和硬度，那么再吊重物时才有足够的强度，当将钢丝绳和工件放置在1000℃炉内进行加热和保温后，等于对钢丝绳进行了回复和再结晶处理，所以使钢丝绳的性能大大下降，所以再吊重物时发生断裂。 4－11 在室温下对铅板进行弯折，越弯越硬，而稍隔一段时间再行弯折，铅板又像最初一样柔软这是什么原因答：铅板在室温下的加工属于热加工，加工硬化的同时伴随回复和再结晶过程。越弯越硬是由于位错大量增加而引起的加工硬化造成，而过一段时间又会变软是因为室温对于铅已经是再结晶温度以上，所以伴随着回复和再结晶过程，等轴的没有变形晶粒取代了变形晶粒，硬度和塑性又恢复到了未变形之前。第五章作业 5－3 一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体异同答：一次渗碳体：由液相中直接析出来的渗碳体称为一次渗碳体。二次渗碳体：从 A 中析出的渗碳体称为二次渗碳体。三次渗碳体：从 F 中析出的渗碳体称为三次渗碳体共晶渗碳体：经共晶反应生成的渗碳体即莱氏体中的渗碳体称为共晶渗碳体共析渗碳体：经共析反应生成的渗碳体即珠光体中的渗
几种气体传感器的检测原理
几种气体传感器的检测原理 新世联科技有限公司为你分享：几种气体传感器的检测原理 包含以下几种气体传感器： 金属氧化物半导体传感器\ 催化燃烧式气体传感器 \ 定电位电解式气体传感器\ 迦伐尼电池式氧气传感器\ 红外传感器\ PID光离子气体传感器 \ 检测气体的浓度依赖于气体检测变送器，传感器是其核心部分，按照检测原理的不同，主要分为金属氧化物半导体式传感器、催化燃烧式传感器、定电位电解式气体传感器、迦伐尼电池式氧气传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器等，以下简单阐述各种传感器的原理及特点。 金属氧化物半导体式传感器 金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用，改变半导体的电导率，通过电流变化的比较，激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大，输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器，因其反应十分灵敏，故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。 催化燃烧式传感器 催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一，具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理，感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧，使温度使感应电阻的阻值发生变化，打破电桥平衡，使之输出稳定的电流信号，再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。 定电位电解式气体传感器 定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术，在此方面国外技术领先，因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构：在一个塑料制成的筒状池体内，安装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反应，电极的平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比。 迦伐尼电池式氧气传感器 隔膜迦伐尼电池式氧气传感器的结构：在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透气膜，在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极，在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应，使阳极金属离子化，释放出电子，电流的大小与氧气的多少成正比，由于整个反应中阳极金属有消耗，所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟，完全可以国产化此类传感器。 红外式传感器 红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，具有抗中毒性好，反应灵敏，对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂，成本高。
热学式气体传感器的分类及作用
热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率，通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的，其在工业界的应用已有几十年的历史，其仪表类型较多，能分析的气体也较广泛（如h2、co2、so2、nh3、ar等）。 热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应，其中广泛应用的是气体的氧化反应（即燃烧），其典型为催化燃烧式气体传感器，其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥，主要用于检测可燃气体，如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的co、h2 、c2h2等可燃气体，采煤矿井用于分析坑道中的ch4含量，石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量，燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸气、酒精乙醚蒸气等。 美国rae systems公司生产的fgm-3100催化燃烧式可燃气体检测仪，其采样方式为扩散式，检测精度达±2%满量程，响应时间《15s。催化燃烧式气体传感器的主要优点是对所有可燃气体的响应有广谱性，对环境温度、湿度影响不敏感，输出信号近线性，且其结构简单，成本低。但其主要不足是精度低，工作温度高（内部温度可达700～800℃），电流功耗大，易受硫化物、卤素化合物等中毒的不利影响等。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/6e1641215.html,/
气体传感器的结构与装配
半导体氧化物气体传感器的结构与装配 一、实验目的 1、了解气敏传感器的结构； 2、提高学生的操作能力，能够独立制作气敏元件。 二、复习内容 对纳米氧化锌粉体进行合成，并得到了不同处理条件下的样品。本次实验主要是气敏元件的制作。 三、化学试剂 纯水、聚乙二醇 四、仪器与材料 玻璃片、一次性胶头滴管、研钵、镊子、微型刷涂笔、电阻丝、陶瓷管、气敏底座、电烙铁、焊锡、泡沫板、细铁丝、剪刀、锉刀、万用表、 五、实验步骤 1、气敏传感器的结构：底座、陶瓷管、电阻丝。 2、制作气敏件：首先将底座固定在泡沫板上固定，将陶瓷管的四只金属爪用镊子拉直， 套在准备好的细铁丝上。用镊子将金属爪放在底座的金属柱上（注意摆放的位置）， 接通电烙铁的电源（注意避免烫伤），待加热完成后，蘸取焊锡，将金属爪固定在 金属柱上。金属爪焊接完成后，将电阻丝穿过陶瓷管，以同样的操作过程焊在底座 上。操作过程中要迅速，依次将金属爪与电阻丝焊在底座上。制作完成后将多余外 露的电阻丝用剪刀剪下。最后用万用表测试焊接处是否密实。 3、涂刷粉体：将适量粉体置于研钵中研磨均匀，取少量放在准备好的玻璃片上，滴1-2 滴纯水形成均匀且粘度适中的浆体，用微型刷涂笔蘸取少许均匀得涂覆于陶瓷管表 面。注意在涂覆过程中，每次取少量浆体，保证涂抹均匀，待一层晾干后再涂下一 层，涂层不可过厚。 4、气敏元件老化：先将制作好的气敏元件置于阴凉处阴干24h，再将其置于AS-20传 感器老化台上于80mA老化24小时，160mA老化2h，（每组标号自己的序号，不 要和其他组重复）即得ZnO气敏元件。 六、思考题 1、样品涂覆完成后，老化的目的是什么？ 2、如果涂层过厚，会对元件的气敏性能产生怎样的影响？
气体传感器实验
气体传感器实验 学院：计信专业：自动化 姜木北 【实验目的】 1. 理解气体传感器的工作原理； 2. 掌握单片机驱动气体传感器的方法。 【实验设备】 1. 装有IAR 开发工具的PC机一台； 2. 下载器一个； 3. 物联网多网技术综合教学开发设计平台一套。 【实验原理】 1. 气体传感器简介 气体传感器是气体检测系统的核心，通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理、样品抽吸，甚至对样品进行化学处理，以便化学传感器进行更快速的测量。 2. 气体传感器分类及在本实验中的应用 气体传感器通常以气敏特性来分类，主要可分为：半导体型气体传感器、电化学型气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器、高分子气体传感器等。半导体气体传感器是采用金属氧化物或金属半导体氧化物材料做成的元件，与气体相互作用时产生表面吸附或反应，引起以载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化。这些都是由材料的半导体性质决定的。如图 1.112所示： 根据其气敏机制可以分为电阻式和非电阻式两种。 本实验采用的是电阻式半导体气体传感器主要是指半导体金属氧化物陶瓷气体传感器，是一种用金属氧化物薄膜(例如：Sn02，ZnO Fe203，Ti02等)制成的阻抗器件，其电阻随着气体含量不同而变化。气味分子在薄膜表面进行还原反应以引起传感器传导率的变化。为了消除气味分子还必须发生一次氧化反应。传感器内的加热器有助于氧化反应进程。它具有成本低廉、制造简单、灵敏度高、响应速度快、寿命长、对湿度敏感低和电路简单等优点。 3. 气体传感器MQ-6灵敏度特性灵敏度特性如下图：1.16所示。
第二章材料中的晶体结构
第二章材料中的晶体结构 基本要求：理解离子晶体结构、共价晶体结构。掌握金属的晶体结构和金属的相结构，熟练掌握晶体的空间点阵和晶向指数和晶面指数表达方法。 重点：空间点阵及有关概念，晶向、晶面指数的标定，典型金属的晶体结构。难点：六方晶系布拉菲指数标定，原子的堆垛方式。 §2.1 晶体与非晶体 1.晶体的定义：物质的质点(分子、原子或离子)在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质叫晶体。 2. 非晶体：非晶体在整体上是无序的；近程有序。 3. 晶体的特征 周期性 有固定的凝固点和熔点 各向异性 4.晶体与非晶体的区别 a.根本区别：质点是否在三维空间作有规则的周期性重复排列 b.晶体熔化时具有固定的熔点,而非晶体无明显熔点,只存在一个软化温度范围 c.晶体具有各向异性，非晶体呈各向同性（多晶体也呈各向同性，称“伪各向同性”） 5.晶体与非晶体的相互转化 思考题： 常见的金属基本上都是晶体,但为什么不显示各向同性? §2.2 晶体学基础 §2.2.1 空间点阵和晶胞 1.基本概念 阵点、空间点阵 晶格 晶胞：能保持点阵特征的最基本单元
2.晶胞的选取原则： （1）晶胞几何形状能够充分反映空间点阵的对称性； （2）平行六面体内相等的棱和角的数目最多； （3）当棱间呈直角时，直角数目应最多； （4）满足上述条件，晶胞体积应最小。 3. 描述晶胞的六参数 §2.2.2 晶系和布拉菲点阵 1.晶系 2. 十四种布拉菲点阵 晶体结构和空间点阵的区别 §2.2.3 晶面指数和晶向指数 晶向：空间点阵中各阵点列的方向。 晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。 国际上通用米勒指数标定晶向和晶面。 1.晶向指数的标定 (1)建立以晶轴a，b，c为坐标轴的坐标系，各轴上的坐标长度单位分别是晶胞边
气敏材料
气敏材料 气敏材料指的是当某一种材料吸附某种气体后，该材料的电阻率发生变化的一种功能材料。它是用二氧化锡等材料经压制烧结而成的，对许多气体反映十分灵敏，可应用于气敏检漏仪等装置进行自动报警。在生活中，它的应用越来越多，可保障人们的生命财产。 在地球的表层，埋藏着大量的煤炭资源，勤劳勇敢的煤矿工人夜以继日地在井下作业，地下的“乌金”被源源不断地送往电厂、钢厂及千家万户，给人类送来光明和温暖。但是，在煤矿的矿井中有一种危害矿工生命的气体——瓦斯。它不仅会令人窒息，而且一旦爆炸，后果不堪设想。在寒冷的冬天，居民用煤炭取暖，稍不注意会造成煤气中毒。在许多城市中做饭烧水都用上了煤气，这种煤气主要是由一氧化碳和氢气组成的，煤气给人们的生活带来了方便，但是这种有毒、易燃、易爆气体一旦泄漏也会造成巨大的危害。如果能对这些有害气体早发现、早预报该多好啊！为此，科技工作者研制出了专门预报这些有毒、易燃、易爆气体的“电鼻子”。这种“电鼻子”学名叫气敏检漏仪。它的“鼻子”是一块“气敏陶瓷”，亦称气敏半导体。这种气敏陶瓷是用二氧化锡等材料经压制烧结而成的。它的表面和内部吸附着氧分子，当遇到易燃易爆的还原性气体时，这些气体就会与其吸附的氧结合，从而引起陶瓷电阻的变化。在这种情况下，气敏检漏仪就会自动报警。这种“电鼻子”对许多气体反映十分灵敏，如对百万分之一浓度的氢气即能显示。 有了这种“电鼻子”，矿井、工厂和家庭再也不会为这些还原性有害气体而提心吊胆了。因为只要空气中还原性气体超标，指示灯就会闪亮，报警器就会鸣响，人们就可以采取通风、检漏、堵漏等措施。这样，就会化险为夷，生命财产得到了保障。 产品由来编辑 人们在研制试验各种陶瓷时，发现半导体陶瓷作为气敏材料的灵敏度非常高。如薄膜状氧化锌气敏材料可检测氢气、氧气、乙烯和丙烯气体；以铂作催化剂时可检测乙烷和丙烷等烷烃类可燃性气体；氧化锡气敏材料可检测甲烷、乙烷等可燃性气体。氧化铱系材料是测氧分压最常用的敏感材料。此外，氧化铁、氧化钨、氧化铝、氧化铝等氧化物都有一定的气敏特性。它们通过有选择地吸附气体，使半导体的表面能态发生改变，从而引起电导率的变化，以此确定某种未知气体及其浓度。目前探测诸如一氧化碳、酒精、煤气、苯、丙烷、氢、二氧化硫等气体的气敏陶瓷已经获得了成功。 半导体陶瓷气敏材料在工业上有着极为广阔的应用前景。如对煤矿开采中的瓦斯进行控制与检测，对煤气输送和化工生产中管道气体泄漏进行监测等。 气敏陶瓷通常分为半导体式和固体电解质式两大类。 1)按制造方法又分为烧结型、厚膜型和薄膜型。 2)按材料成分分为金属氧化物系列(ZnO、材料成分分为金属氧化物系列（SnO2、ZnO和 复合氧化物系列(通式为A BO F e2O3、ZrO2)和复合氧化物系列(通式为ABO3)。 半导体气敏陶瓷的导电机理主要有能级生成理论和接触粒界势垒理论。按能级生成理论，当Sn O2、Zn O等N型半导体陶瓷表面吸附还原性气体时，气体将电子给予半导体，并以正电荷与半导体相吸，而进入N型半导体内的电子又束缚少数载流子空穴，使空穴与电子的复合率降低，增大电子形成电流的能力，使陶瓷电阻值下降；当N型半导体陶瓷表面吸附氧化性气体时，气体将其空穴给予半导体，并以负离子形式与半导体相吸，而进入N型半导体内的空穴使半导体内的电子数减少，因而陶瓷电阻值增大。接触粒界势垒理论则依据多晶半导体能带模型，在多晶界面存在势垒，当界面存在氧化性气体时势垒增加，存在还原性气体时势垒降低,从而导致阻值变化。
基于石墨烯的气体传感器
基于石墨烯的气体传感器 因为它们的原子厚度的二维共轭结构，高导电性和大的比表面积的石墨材料已广泛探索了气体传感器的制造。这篇专题文章总结了对用于此目的石墨烯材料的合成的最近的进展，并应用于制造气体传感器的技术。该组合物中，结构上的缺陷以及基于石墨烯的传感层和气体传感器的性能检测设备的配置形态的影响也将进行讨论。 1引言 气体传感器，可用于检测可燃，易燃和有毒气体的设备，和/或氧的消耗.这种类型的装置也被广泛用于工业或灭火。各种材料如光学flbers，无机半导体，共轭聚合物和碳纳米材料已探索到制造气体传感器中.在这其中，基于石墨烯的气体传感器最近引起了强烈的关注，主要是由于原子厚度的二维结构和石墨烯层.石墨烯的优异性能是一种独特而有吸引力的传感材料做为气体传感器。首先，石墨烯具有大的理论比表面积（2630 M2G≤1）。单层石墨烯片的所有原子可以被认为是表面原子和它们能吸附气体的分子，提供每单位体积的最大感测区域。其次，石墨烯片之间的相互作用和吸附可能因微弱的范德华力，以强大的共价键。所有这些相互作用的扰动将石墨烯的电子系统，该系统可以容易地MONI-tored通过方便的电子方法。第三，石墨烯的电荷载流子有静止质量为零靠近其狄拉克点和石墨烯在室温下表现出显着的高载流子迁移率（200000 cm2V？1秒≤1）与α1012厘米？2载流子密度，对应于10的电阻率？6U.2Actu盟友，石墨烯比银导电并具有在室温下的物质中是最低的电阻率迄今已知的. 另外，石墨烯具有固有的低的电噪声，由于其高品质的晶格连同其二维结构，使得它能够屏蔽比一维对应更多的电荷波动。其结果是，少量的额外的电子可引起石墨的电导率有明显的变化。的确，一个非常小的变化所引起的气体吸附的石墨烯片的电阻甚至下降到了分子水平是可检测的。而且，石墨烯片，也可用于制造四点式设备，以有效地消除接触电阻的影响。四，化学转化的石墨烯（CCG）的材料（如还原的石墨烯氧化物或RGO），可以在大规模的成本相对较低合成。 此外，RGO片都能够被处理或组装成超薄感测层通过各种例如铸造，喷墨打印，朗缪尔- 布洛杰特法和层- 层沉积湿法技术，从而简化了制造气体传感器的过程。RGO也可以通过与其它感测组件共混或用官能团化学键接枝到调节其电子结构和相互作用与气态分析官能化。实际上，石墨烯材料已广泛用于检测有毒和爆炸性气体。 在这篇专题文章基础上我们将系统地从几个方面，包括传感机制，气体传感器的制造，检测性能和未来前景的石墨烯材料，讨论气体传感器。 元文京在吉林大学化学系在2011年获得了理学士学位，获硕士学位，她目前在清华大学化学系石高全的研究小组任研究员，pH值D.候选人。她的研究兴趣主要集中在石墨烯为基础的传感器上。
气体传感器
上海大学2010 ～2011 学年春季学期研究生课程论文 课程名称：气体传感器课程编号：011103925论文题目:基于半导体金属氧化物的挥发性有机化合物（VOCs）气体传感器的研究进展作者姓名: 潘兰英学号: 10720170 成绩: 论文评语: 任课教师签名: 批阅日期: 注:后接课程论文的正文，格式参照公开发表论文的样式。
基于半导体金属氧化物的挥发性有机化合物（VOCs） 气体传感器的研究进展 潘兰英 （上海大学理学院化学系200444） 摘要：近年来，由挥发性有机物所带来的空气污染问题日趋严重。因此利用气体传感器对VOCs进行早期检测是很有必要的。而在众多气体传感器中，基于半导体金属氧化物传感器是最有前途的一种。本文综述了各种半导体金属氧化物对VOCs的检测，并对其发展进行了展望。 关键词：挥发性有机化合物半导体金属氧化物气体传感器 The Research Progress of Volatile Organic Compounds Gas Sensing Based on Semiconducting Metal Oxide Abstract: Air pollution by VOCs has drawn considerable attention in recent years. Therefore, the development of gas sensors for early detection of VOCs is necessary. Among the gas sensors, the semiconducting metal oxide-based gas sensor is the most promising way. This review focuses mainly on the various semiconducting metal oxide-based gas sensors for detection of VOCs, and discusses its development. Key words: volatile organic compounds semiconductor metal oxide gas sensors 1.介绍 1.1 选题背景及意义 大气中的污染物达到一定浓度就会对人、动物、植物造成危害。而当今无论是在石油化工、涂料、药物合成、橡胶等生产过程，还是印刷、烤漆、电子元器件的脱脂、胶片织物涂层等工艺中，都会释放出苯、甲苯、二甲苯、醋酸乙脂、丙酮、甲醇、甲醛等含挥发性有机化合物(VOCs)(Volatile Organic Compounds)废气。这些有害气体多数易燃易爆，其大量排放不但对局部区域生态环境而且对地球环境产生了严重的影响，是引起大气光化学烟雾、温室效应和臭氧层破坏的原因之一。[1]同时，挥发性有机废气又是危害人体健康的污染物质，常常伴随着异味、恶臭散发在空气中，对人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用，对心、肺、肝等内
常见典型晶体晶胞结构.doc
典型晶体晶胞结构1.原子晶体 (金刚石 ) 2.分子晶体
3.离子晶体 ＋ Na － Cl
4.金属晶体 堆积模型简单立方钾型镁型铜型典型代表Po Na K Fe Mg Zn Ti Cu Ag Au 配位数 6 8 12 12 晶胞 5.混合型晶体——石墨 1.元素是Cu 的一种氯化物晶体的晶胞结构如图 13 所示，该氯化物的化学 式，它可与浓盐酸发生非氧化还原反应，生成配合物H n WCl 3，反应的化 学方程式为。 2.（ 2011 山东高考）CaO 与NaCl 的晶胞同为面心立方结构，已知CaO 晶体密度为ag·cm-3，N A表示阿伏加德罗常数，则CaO 晶胞体积为cm3。 2.（ 2011 新课标全国）六方氮化硼BN 在高温高压下，可以转化为立方氮化硼，其结构与金刚石相似，硬度与金刚 石相当，晶苞边长为361.5pm ，立方氮化硼晶胞中含有______各氮原子、 ________各硼原子，立方氮化硼的密度是_______g ·cm-3（只要求列算式，不必计算出数值，阿伏伽德罗常数为N A）。
解析：描述晶体结构的基本单元叫做晶胞，金刚石晶胞是立方体，其中8 个顶点有8 个碳原子， 6 个面各有 6 个碳 原子，立方体内部还有 4 个碳原子，如图所示。所以金刚石的一个晶胞中含有的碳原子数＝ 8×1/8+6 ×1/2+4=8 ，因此立方氮化硼晶胞中应该含有 4 个 N 和 4 个 B 原子。由于立方氮化硼的一个晶胞中含有 4 个 4 25g 是，立方体的体积是(361.5cm)3，因此立方氮化硼的密度是 N 和 4 个 B 原子，其质量是 1023 6.02 g·cm-3。 3.（ 4）元素金（ Au ）处于周期表中的第六周期，与Cu 同族， Au 原子最外层电子排布式为______；一种铜合金晶体具有立方最密堆积的结构，在晶胞中Cu 原子处于面心， Au 原子处于顶点位置，则该合金中Cu 原子与 Au 原子数量之比为 _______；该晶体中，原子之间的作用力是________； （ 5）上述晶体具有储氢功能，氢原子可进入到由Cu 原子与 Au 原子构成的四面体空隙中。若将Cu原子与Au原子等同看待，该晶体储氢后的晶胞结构为CaF2的结构相似，该晶体储氢后的化学式应为_____。 4.（ 2010 山东卷）铅、钡、氧形成的某化合物的晶胞结构是：Pb4+处于立方晶胞顶点，Ba2+处于晶胞中心， O2-处于晶胞棱边中心，该化合物化学式为，每个 Ba2+与个 O2-配位。 5.(4) CaC2晶体的晶胞结构与NaCl晶体的相似（如右图所示），但 CaC2晶体中含有的中哑 铃形 C 22 的存在，使晶胞沿一个方向拉长。CaC 2晶体中1个 Ca 2 周围距离最近的 C 22 数目 为。 6．（ 09 江苏卷 21 A ）③在 1 个 Cu2O 晶胞中（结构如图所示），所包含的Cu 原子数目 为。