文档介绍：Y沸石改善SnO2气体传感器性能的研究
黄庆盼孙炎辉赵梓尧王小风王兢
大连理工大学电子与信息工程学部大连民族大学信 息与通信工程学院大连理工大学盘锦校区基础部
摘要：
为了改善气体传感器的敏感性能，分别采用SnOz外涂Y沸石的涂覆法广泛用于气体传感器匠Z1，但目前应用 的传感器的敏感性能还不能完全满足实际测试的要求，还有提高的必要和空间。 这些性能包括:响应时间、响应值、工作温度、选择性、稳定性等。在半导体敏 感材料中掺杂或者与其他材料复合，是改善材料敏感性能的简单而有效的方法 之一，被广泛采用。在掺杂改善Sn。?敏感性能方面，Leite也用NbzOs添加剂来 控制Sn O2材料的尺寸，此方法能有效缩减Sn O2传感器的响应时间。Lim皿在 合成Sn O2材料过程中加入Pb,能有效提高Sn O2传感器对CH、。2压和CO的响 应灵敏度。陈翔宇等顷利用Sb掺杂提高Sn O2气体传感器响应值，6%Sb掺杂 使Sn O2基传感器对
0. 1%凡的最佳响应值从115 m V提高到435 m V,其机理认 为Sb掺杂降低了 Sn气敏材料电阻，从而提高Sn传感器的响应值。陈伟根 等［11］采用Cu 0掺杂Sn O2后形成许多p-n结，从而使Cu 0-Sn O2复合材料气 体传感器对凡表现出更高的响应灵敏度和更快的响应特性。
沸石材料具有独特的多孔和超笼结构，其筛选、吸附、催化等特性使其广泛应用 于材料、化工等领域［12T6］。沸石比表面积大，具有高效吸附性;不同类型的沸 石有不同大小的孔径和超笼，对分子的大小和形状有明显的择形筛选作用旦21。 同时沸石也可以与吸附到孔道中的物质进行反应，起到催化作用［18-19］。基于 沸石的众多特性，其发展前景受到广泛关注。近年来，将沸石作为敏感材料的涂 层来改善敏感材料的选择性方面的研究已经有报道［20-30］ oVilaseca等人将A- 型沸石覆盖在掺杂Pd的Sn Oz敏感材料能有效抑制CO, H2, CH4, C3H8,对乙醇却 保持了较高的响应值［31］。Huang等以Ag-ZSM-5为敏感材料制备的QCM传感器, 可对呼吸气体中的***进行检测，作为诊断糖尿病的手段之一，最小检测浓度 小于1 ppm［32］ o Varsani等人用沸石改性后的WO3传感器有效地提高了对N02的 检测性能［33］。Moos等人用H-ZSM-5沸石制成的传感器是控制SCR系统和检测 氨泄漏的有效工具［34］。杨涓涓等［35］基于13X型分子筛膜传感器对DMMP的探 测有较好的灵敏度和选择性。
目前对于FMI (ZSM-5)型和A-型沸石在气体传感器方面应用的报道较多，而对 Y-型沸石涉及较少。本文分别采用涂覆法和直接混合法，用Y沸石的催化吸附及 筛选功能改善Sn O2气体传感器的敏感性能，并初步讨论了 Y沸石对Sn 0?气敏 性能的影响的机理。
1实验
实验中所用Y沸石购于天津南化催化剂有限公司，其硅铝比Si/Al=20,粒径为 1 umoSn O2材料平均粒径为50 nm。实验中，先将Y沸石粉体置于马弗炉中550°C 锻烧5h,升温速度为5°C/min,以除去沸石孔道中的水分和有机杂质。
Sn O2气敏元件制作:Sn O2材料经研磨成糊状后，均匀涂覆在带有伯金电极的陶 瓷管上，在马弗炉中400°C®烧2h,升温速度