氧化钨厚膜气敏传感器的气氛改性

采用丝网印刷法将钨酸分解得到的氧化钨粉末制备成氧化钨厚膜气敏传感器,并先后在氢气和空气气氛中进行还原和氧化处理,系统研究了氢气浓度和氧化时的升温速率对敏感膜的形貌、结构和CO气敏性能的影响。结果表明,经氢气还原-空气氧化后,敏感膜表面形貌由近似球形的颗粒转化为表面光滑两端开口的集束棒状或规则的四方柱状,而晶体结构则没有发生改变。敏感膜对CO的灵敏度(Rair/RCO)随CO浓度的增加和测试温度的升高而增大。与没有进行气氛改性的敏感膜相比,经10%H2气氛还原并在600℃空气中以5℃/min氧化处理后的敏感膜对CO具有最大的灵敏度,其对3.8×10-5CO的灵敏度提高了13.3倍。即通过对敏感膜进行气氛改性可显著提高对CO的敏感性能。

由钨酸分解得到的氧化钨粉末通过丝网印刷制备的敏感膜,随烧结温度的提高,其晶粒尺寸不断增大,并在900℃时获得增加显著。700℃烧结的敏感膜在700℃经5%H2还原处理0.5h并继而在600℃的空气中氧化0.5h后,其晶相结构并没有发生改变,仍为多数单斜晶相和少量三斜晶相共存,而且衍射峰的峰型基本上没有改变。经5%或10%H2还原-空气氧化后,敏感膜表面形貌由近似球形的颗粒转化为表面光滑两端开口的集束棒状或规则的四方柱状。敏感膜对CO的灵敏度随CO的浓度的增加和测试温度的升高而增大,而且随CO浓度的增加灵敏度随测试温度的升高而增大的幅度越大。与没经过气氛处理的敏感膜相比,经10%H2气氛还原并在600℃空气中以5℃/min氧化后的敏感膜对CO具有最大的灵敏度,其对3.8×10-5CO的灵敏度提高了13.3倍。

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