氧化铟和氧化铟/聚合物复合材料的制备与表征

• 作 者: 马丽
• 机 构: 齐鲁工业大学
• 出 处: 山东轻工业学院 齐鲁工业大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 掺氮氧化铟 立方氧化铟 六方氧化铟 复合材料 气敏传感性能

氧化铟具有较宽的禁带宽度、较小的电阻率和较高的催化活性，是一种重要的n型半导体。由于氧化铟材料对氧化性气体和还原性气体都表现出良好的气敏性能，而被应用于半导体气体传感器。半导体气体传感器的性能，如灵敏度、选择性、稳定性、响应/恢复时间等，与气敏材料自身的理化性能、形貌、结构具有直接的关系。据文献报道，半导体与聚合物复合或者掺杂一定的非金属元素具有一些优良的性质及应用。我们采用水热法，以叠氮钠为氮源，在220℃制备掺氮氧化铟，并用XRD、Raman、SEM、TEM、FTIR、XPS和UV/Vis等进行表征，结果表明，制备的掺氮氧化铟，粒径分布均匀，尺寸在30nm左右的纳米颗粒。还探究了掺氮量不同对其形貌和气体敏感性质的影响。所得到的样品在室温下对氨气和乙醇具有较好的敏感性，300℃对乙醇具有良好的具有线性敏感性能。响应时间最快为10s，对5ppm的灵敏度为6，对50ppm乙醇灵敏度达到15。以“树枝状”的InOOH为前驱体，采用焙烧法，通过控制升温速率、焙烧温度和时间，制备了六方和立方两种物相的氧化铟，并用XRD、SEM、FTIR和TGA-DSC进行了表征。结果表明，两种氧化铟物相纯净，洁净良好，形貌与前驱体一致，依然为“树枝状”。探讨了树枝状立方、六方氧化铟和实验室制备的纳米氧化铟的气体敏感性，结果表明，立方和六方氧化铟对乙醇和氨气具有较好的敏感性，其中六方氧化铟的敏感性比立方氧化铟和纳米颗粒氧化铟敏感性强。采用化学氧化法把吡咯或者苯胺单体聚合在c-In2O3或h-In2O3基体上，形成四种复合材料，并用SEM、FTIR和TGA-DSC进行表征，结果表明两种氧化铟和聚吡咯、聚苯胺成功复合。对比对氨气进行气敏测试，结果表明，四种复合材料中立方氧化铟-聚吡咯复合材料不需要加热，在室温下对氨气响应快，并且对不同浓度具有良好的线性关系。