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性 能 。 徐 甲 强 等 研 究 了 H2S 在 WO3 气 敏 材 料 上 有 如 下 的 反 应 机 理 :
H2S(g)→H2S(ads) (1)
xH2S(ads)+2WO3(S)→2HxWO3(ads)+xS(s)+2xe - (2)
H2S(ads)+O x- (ads) →S(s)+H 2O(g)+xe - (3)
3 WO3(s)+ 7H2S (ads) →3WS2+SO2(g)+7 H 2O(g) (4)
正 是 由 于 WS2 的 形 成 , 使 W 由 W 6+ 还 原 为 W 4+ , 形 成 更 多 的 氧 空 位 , 增 大 了 WO3 的 导 电 性 。 掺 杂 ZrO2 有 利 于 (3)、
(4) 反 应 的 进 行 , 提 高 WO3 对 H2S 的 选 择 性 。
五 、 固 体 电 解 质 气 敏 模 型
固 体 电 解 质 气 敏 机 理 不 是 靠 材 料 中 的 电 子 或 空 穴 导 电 。 而 是 靠 气 敏 材 料 中 的 阳 离 子 或 阴 离 子 导 电 ,
一 般 将 这 种 传 导 性 能 好 的 半 导 体 材 料 称 为 固 体 电 解 质 , 如 稳 定 性 能 好 的 ZrO2。 如 果 采 用 此 类 半 导 体 材 料
作 为 隔 膜 和 特 殊 电 极 组 成 浓 差 电 池 , 就 可 利 用 电 池 两 侧 的 电 势 差 与 两 极 间 的 O2 比 值 的 对 数 成 正 比 的 能 斯
特 定 理 来 测 定 O2, 从 而 制 得 高 选 择 性 的 氧 敏 传 感 器 [18] 。
六 、 气 固 分 配 平 衡 模 型
以 TiO2 为 代 表 的 半 导 体 氧 敏 传 感 器 , 以 其 灵 敏 度 高 、 结 构 简 单 、 成 本 低 而 占 据 了 大 部 分 氧 敏 传 感 器
[19]
市 场 。 关 于 TiO2 的 氧 敏 机 理 , 公 认 的 看 法 是 : 作 为 施 主 中 心 的 氧 空 位 随 外 界 氧 分 压 的 变 化 而 变 化 , 温
度 一 定 时 氧 敏 元 件 的 电 导 仅 依 赖 于 气 氛 中 氧 浓 度 ( 分 压 ); 高 温 时 , 材 料 体 内 的 氧 空 位 又 会 随 氧 分 压 的 变
化 而 变 化 ; 依 据 氧 在 气 相 和 材 料 固 相 间 的 分 配 平 衡 状 态 所 引 起 的 电 导 变 化 , 即 可 实 现 对 气 体 的 检 测 。
七 、 结 束 语
本 文 结 合 半 导 体 金 属 氧 化 物 的 电 性 特 征 , 从 气 体 分 子 与 材 料 相 互 作 用 的 角 度 出 发 , 对 气 敏 材 料 的 敏
感 机 理 作 了 简 单 的 概 述 。 但 是 , 半 导 体 金 属 氧 化 物 的 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 ,
半 导 体 金 属 氧 化 物 的 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 气 敏 材 料 及 掺 杂
物 质 都 有 着 重 要 的 指 导 意 义 。
参 考 文 献 :
[1] 康 昌 鹤 , 唐 省 吾 . 气 、 湿 敏 感 器 件 及 应 用 [M]. 北 京 : 科 学 出 版 社 ,1988
[2] 冯 祖 勇 . α-Fe2O3 基 气 敏 纳 米 材 料 的 制 备 及 其 结 构 、 性 能 的 研 究 [D]. 福 州 大 学 硕 士 究 生 论 文 ,2001
[3] 魏 永 光 , 刘 存 . 现 代 传 感 技 术 [M]. 沈 阳 : 东 北 大 学 出 版 社 , 2001
[4] Jun Tamaki et al. Sensing properties to dilute chloride gas of indium oxide based thin film
sensors prepared by electron beam evaporation[J]. Sensors and Actuators, B 4181 2002,(1-5)
[5] M.Ivanovskaya et al. Mechanism of O3 and NO2 dection and selectivity of In2O3 sensors[J].
Sensors and Actuators, B 77 2001:264-267
[6] 黄 忠 宇 , 孙 良 彦 , 平 田 光 寿 .NO2 高 选 择 性 气 敏 元 件 及 其 表 面 修 饰 [J]. 传 感 技 术 学 报 ,1993, (4):10-13
[7] 陆 凡 . 超 细 二 氧 化 锡 粉 体 的 制 备 、 表 征 及 其 在 低 温 气 敏 材 料 中 的 应 用 [D]. 博 士 学 位 论 文 ,1996
[8] 刘 建 周 . 催 化 助 剂 对 甲 烷 气 敏 元 件 性 能 的 影 响 [J]. 化 学 工 业 与 工 程 , 1998,15(1):34-36
[9] Liangyan SUN. Investigation of a new catalystic combustion-type CH4 gas sensor with low power
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