水热沉淀法合成SnO_2纳米晶

用水热沉淀法合成了不同粒径的 Sn O2 纳米晶 ,属于四方晶系 ,空间群为 P4/ mnm。计算表明 :随焙烧温度的升高 ,Sn O2 晶粒度增大 ;而平均晶格畸变率则随晶粒度的增大而减小 ,表明粒子越小晶格畸变越大 ,晶粒发育越不完整。TEM分析结果表明 :所合成的 Sn O2 纳米粒子基本呈球形 ;随焙烧温度的升高 ,Sn O2 粒子的粒径增大。热失重分析表明 :水热沉淀法所合成的 Sn O2 纳米粉末中杂质含量很少 ,纯度高。

表面结构对SnO_2半导体纳米粒子荧光性质的影响

本文利用荧光光谱对SnO2纳米粒子水溶胶及其有机溶胶的光学性质进行了研究。发现粒子的表面结构对其光学性质具有极大的影响。水溶胶的荧光发射是由氧空位控制的， 其发射强度较低； 有机溶胶由于表面活性剂的作用， 改变了粒子的表面结构， 得到了较强的荧光发射。

SnO_2纳米粒子膜的性质和结构研究

用胶体化学法制得的SnO2水溶胶在其与空气的界面上能自发形成一层固态膜，将陈化不同时间的界面膜转移出来，采用紫外－可见光谱、X光电子能谱、椭圆偏振、TEM以及AFM等手段进行了表征。结果发现：界面膜有一个从无到有、达到稳定的过程，稳定时膜厚约为20nm；采取垂直方式转移出来的膜质量较好，致密、粒子分布均匀、团聚程度小；膜中SnO2纳米粒子是非化学计量比的，存在大量氧空位，随膜在空气中放置时间的增长，氧空位逐渐减少。

酞菁铜掺杂SnO_2超微粒子复合膜的研究

在三-（2，4-二将戊基苯氧基）-一-（8-喹啉氧基）酞菁铜中掺杂SnO2超微粒子复合成膜，发现SnO2与酞菁铜分子之间有一定的相互作用，对酞菁铜分子的结构有一定的破坏，气敏性研究表明掺杂后导电率提高一个数量级，稳定性提高.

SnO_2纳米粒子-花生酸LB膜有序组合体的研究

采用胶体化学法制备了稳定的SnO2纳米粒子（nanoparticleNP）水溶胶，用膜天平和原位布儒斯特角显微镜（BAM）考察了经典成膜材料花生酸（AA）在此水溶胶气-液界面的成膜性，并用LB膜技术在不同基底上制得了单层和多层AA-Sno2NP复合LB膜，通过TEM、小角X-ray、IR和UV-VIS光谱，进一步考察了该有序组装体的结构和周期性，以及组装作中Sno2纳米粒子的形貌、粒度分布和表面聚集状态.结果表明，用这种方法能够制得粒度分布均匀、农致密的Sno2纳米粒子复合LB膜，并且多层复合膜具有良好的周期性.

SnO_2水溶胶气-液界面纳米胶粒成膜过程

采用胶体化学法制得稳定的SnO_2纳米粒子水溶胶．在LB膜槽内，用膜天平考察了溶胶在陈化和匀速压缩过程中，气—液界面表面压力的变化情况，并用布儒斯特角显微镜（BAM），直接观察了陈化过程中界面胶体粒子的自由密堆积成膜过程，和匀速压缩过程中界面胶体粒子的压缩成膜过程，结果发现，新制（或刮净后）的溶胶表面处于亚稳态，而久置的溶胶表面处于稳定状态，并且溶胶气—液界面的纳米波粒，可通过陈化和压缩，密堆积成固态和类固态膜.

SnO_2光敏、气敏元件的性能研究

报道了用常压蒸发法制备的SnO2薄膜的光敏性能和用烧结法制备的圆珠状气敏元件的气敏性能。初步探讨了其结构与机理。指出进行集光敏、气敏于一体的传感器的研究。

SnO_2超微粒LB膜初探

用胶体化学法制备了ＳｎＯ＿２超微粒（ｕｌｔｒａｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅ，ＵＦＰ）水溶胶和有机溶胶，研究了ＳｎＯ＿２ＵＦＰ在十二烷基苯磺酸钠和硬脂酸作用下的ＬＢ膜成膜性，并对ＳｎＯ＿２和ｓｎＯ＿２ＵＦＰ的气敏特性做了初步的探讨．

常温SnO_2-Pd气敏元件的研制

采用共沉淀方法,制备了SnO_2和Pd粉两种主要敏感材料,研制成了常温SnO_2-Pd气敏元件。该元件功耗低,小于0.1W,对H_2、煤气等灵敏、稳定,响应快,小于7s,恢复快,小于25s。讨论了SnOx(x=1～2)的结构与气敏性的关系。

常温SnO_2-α-Fe_2O_3气敏元件制备

用a-Fe_2O_3研制成的加热式气敏元件功耗大(约1.5W)。常温SnO_2-a-Fe_2O_3气敏元件功耗低(约0.1W),灵敏度高,响应恢复快,稳定,具有一定选择性。 气敏元件制备方法:按62.5％,6.2％和31.3％称取SnO_2,a-Fe_2O_3和硅胶,加水研磨2小时,使其呈浆糊状,点入模具内,放入一对φ0.05mm铂丝电极,晾干,脱模,在860～890℃空气中烧结95分钟。

多晶SnO_2电导值的室温振荡现象

SnO_2为n型半导体,在还原气氛中电导增加,氧化气氛中电导降低。利用这一性质,已经制成各种类型气体敏感元件。它们均工作在加热状态,以保证元件具有较高的灵敏度和快的响应恢复。我们在研究SnO_2半导体材料室温气敏性质时发现,经过适当掺杂和改性的SnO_2多晶粉末材料,其电导值即便在纯净空气中也呈现出奇异的超低频振荡性质。将这种类型的SnO_2多晶材料置于氧化或还原气氛中,其振荡波形发生明显变化。利用这种振荡现象不仅可

有序纳米薄膜的组装及其结构研究

纳米材料具有一系列新异的物理、化学特性，但是纳米粒子只有组装特定的结构才能制成器件应用于实际。本论文的目标就是制备多种具有特定结构的周期性有序的纳米薄膜，探索化学方法制备各种有机－无机、无机－无机超晶格结构的途径。首次通过布儒斯特角显微镜，观察到了 SnO_2、Fe_2O_3 及 TiO_2 等无机氧化物纳米溶胶在其与空气的界面上能自发成膜的现象，并进一步对 SnO_2 纳米溶胶界面所形成的界面膜进行了详细研究，发现在空气与 SnO_2 纳米溶胶界面形成稳定的界面膜约需 8 h，膜厚约为 20 nm，垂直方式转移的膜质量比较好，膜的组成为非化学计量比的 SnO_(2-x)，其中存在着大量的氧空位。虽然随着在空气中放置时间的增长，发现转移出来的膜不很稳定，膜中粒子有长大的倾向，但是薄膜始终处于纳米量级，而且这种方法操作简单、适于规模化生产，因此仍不失为一种制备无机氧化物纳米薄膜的方法。为了达到使纳米粒子稳定和有序化的双重目的，制备了花生酸掺杂的 DBS 包裹的 SnO_2 纳米有机溶胶，并采用 LB 技术对其进行了组装。发现花生酸掺杂的 SnO_2 纳米粒具有很好的成膜性，崩溃压可达 60 mN/m，可以成功地往固体基片上转移上百层，转移比均在 0.8-1.0 之间。转移膜的红外光谱、紫外光谱及 X 光电子能谱的研究表明，转移多层膜的组成为 SnO_2 和花生酸，包裹 SnO_2 纳米粒子的 DBS 为花生酸所代替而溶于亚相水中。转移膜非常均匀，由 100 nm 左右的畴构成，畴由更小的粒子组成。偏振红外光谱和小角 X 射线衍射的研究表明花生酸在膜中是取向排列的，碳链与其法线约成 10.2°夹角，SnO_2 纳米粒子和花生酸形成了交替重复的周期性结构，其周期间距为 7.48 nm。采用同样方法，还成功地组装了 TiO_2 纳米粒子和花生酸交替重复的周期性有序结构。进一步对花生酸掺杂的 TiO_2 纳米粒子和 SnO_2 纳米粒子进行了交替组装，发现交替膜是由 SnO_2、TiO_2 和花生酸组成的，花生酸在膜中取向排列，其碳链与法线的夹角为 36°，SnO_2 纳米粒子、TiO_2 纳米粒子和花生酸形成了一种有机物质和两种无机纳米粒子交替重复的 SnO_2－花生酸－TiO_2－花生酸的周期性有序结构，其周期间距为 6.46 nm。得到了几种准一维的有机－无机超晶格结构并找到了制备它们的化学方法。对所得的 SnO_2－花生酸和 SnO_2－花生酸－TiO_2－花生酸的周期性有序结构直接进行了热处理，并对组合体的变化进行了研究。发现热处理后，膜中的有机成分完全分解，前者的周期性结构遭到彻底破坏，但是却得到了沿 (101)晶面取向的 SnO_2 薄膜；后者的周期性结构经过一系列的变化，却依然保持，形成了 SnO_2 纳米粒子和 TiO_2 纳米粒子交替重复的周期性有序结构。开辟了一条采用化学方法制备准一维的无机－无机超晶格材料的途径。成膜物质在亚相表面形成稳定的单层膜的条件和单层膜向固体基片的转移条件是制备高质量 LB 膜的关键，重点对花生酸在 YCl_3 稀溶液表面的成膜行为进行了研究，发现亚相的 pH 值和溶剂的挥发时间对单分子膜的形成都具有很大影响，所形成的单分子膜在该亚相表面是不可逆的。进一步研究了单层膜的转移条件，并选定最佳条件将单分子膜转移到固体基片上，对膜的组成、形貌等进行了多种表征测试。发现我们得到了是结构非常好的含有三个链的花生酸钇 M(AA)_3 的 Y－型的周期性结构，碳链在膜中与基底法线的夹角为 28.5°，而不是有的文献认为的羟基化的花生酸钇 M(AA)_2OH LB 膜。

氧化物气敏半导体与H_2O(g)、O_2(g)及还原性气体相互作用的研究

本文采用自行设计的均速增加加热电压改变元件温度的方法以及动、静态气敏特性测试方法并借助其它测试手段（X光衍射、BET、扫描电流）系统地研究了表面电导控制型SnO_2系元件和体电导控制型γ-Fe_2O_3元件在变温过程中与H_2O(g)、O_2(g)和还原性气体相互作用的规律。实验结果表明：添加剂Al_2O_3、MgO、Pd、Pt和Sb_2O_3均对元件的体电阴均有调制作用。Al_2O_3是以微粒状存在于元件内，它为元件提供了活化中心，提高了元件的灵敏度。而γ-Fe_2O_3具有超微细结构。SnO_2系元件和γ-FeO_3元件取样电压(V_L)与温度（T）的变化关系在空气和惰性气氛中均是非线性的。材料组份不同的元件，其V_L～T变化规律不同。各元件在空气和惰性气氛中的变化，除阻值不同外，其V_L～T变化规律基本相同。综合考虑添加剂(Al_2O_3、MgO)和气氛（空气、惰性气氛、纯氧气）的影响，SnO_2系元件的V_L～T变化规律不仅是由于氧在元件表面上的吸附及吸附状态的不同所引起，很大程度上取决于元件材料的组成和温度对材料内载流子浓度和逐移率的影响。基于对SnO_2系元件的V_L～T变化规律的分析，γ-Fe_2O_3元件V_L随温度的变化也是由于环境中的氧和材料内载流子迁移率随温度的变化所致。SnO_2系元件和γ-Fe_2O_3元件在不同温度所测的V_L～T变化关系表明：SnO_2元件在低温(<72%RH)条件下，具有与干燥空气中相同的V_L～T变化关系；在高温度(>72%RH)的空气中，H_2O(g)的存在对元件低温区(<100 ℃) (200 ℃-400 ℃)的V_L值均有影响，在低温区的V_L值较干燥空气中的V_L值高；中温区的V_L值较干燥空气中的V_L值低。把在约98%RH的空气和氩气中的V_L～T变化曲线比较表明：中温区的实验现象是由于空气中H_2O(g)与O_2(g)共存所致。γ-Fe_2O_3元件在不同温气气氛中的V_L～T变化规律相同，且在元件工作温度（129 ℃～320 ℃）范围内V_L值相同，但均较干燥空气中该条件下的V_L值高。在实验中亦观察到SnO_2元件在温度低于72%RH中长期放置亦可观察到与实验中温度>72%RH条件下相同的V_L～T变化。SnO_2元件在空气和惰性气氛中对还原性气体均有气敏性。而且在惰性气氛中对微量还原性气体（H_2）的灵敏度比在空气中的灵敏度高。掺贵金属Pd或Pt的SnO_2元件在惰性气氛中，当H_2浓度高于8000ppm时，元件电导突变式增加。我们认为SnO_2系元件在空气中检测还原性气体的工作机理是表面化学反应过程；在惰性气氛中其工作机理是表面解离吸附过程。γ-Fe_2O_3元件在空气中对C_4H_(10)具有较高的选择性。但在惰性气氛中对还原性气体不具有气敏性。我们认为环境中氧是体电导控制型气敏元件气敏性不可缺少的中间媒介。其检测机理是微观可逆氧化-还原过程。

La-Ba-Cu-Sn-O钙钛矿型多元复合氧化物的制备、组成、结构、电学性质和气敏性质的研究

本文合成了LaBa_2Cu_(3-x)Sn_xO_(6.5) + x (x = 0.2; 0.5; 0.7; 1.0; 1.2; 1.5; 1.7; 2.0; 2.2; 2.5; 2.7; 3.0)系列，2aBaCu_(2-x)Sn_xO_(4.5) + x (x = 0; 0.2; 0.5; 0.7; 1.0; 1.2; 1.5; 1.7; 2.0)系列和La_3Cu_(3-x)Sn_xO_(7.5) + x (x = 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.2; 2.5; 2.7)系列等二十八个新复合氧化物。这三个系列二十八个新复合氧化物直至目前为止，文献上未见过报道。我们通过x-ray粉末衍射图分析了它们的结构，肯定了它们是新的单一化合物，计算了它们的晶胞参数并确定它们的所属晶系。元素化学分析表明，所有这些化合物均可用原始计算配比化学式表示。干湿两种合成方法所合成的结构相同。对于这三个系列二十八个瓣复合氧化物，我们选用LaBa_2-Cu_(3-x)Sn_xO_(6.5) = x (x = 0.5;1.0;1.5;2.0;2.5),LaBaCu_(2-x)Sn_xO_(4.5) = x(x = 0.5; 1.0; 1.5;2.0), La_3Cu_(3-x)Sn_xO_(7.5) + x (x = 0.5; 1.0; 1.5; 2.0; 2.5)等十四个化合物，对它们的低温，高温和高湿下的电阻率和导电类型进行了测试，绘得了它们的电阻率和温度的关系曲线。在一定温度下，一个系列内的化合物电阻率随锡的分子含量增加而增大。La_3Cu_(3-x)Sn_xO_(7.5) = x系统人物的电阻率明显大于其它二个系列相应化合物的电阻率。所有化合物在液氮至室温温区内，基本上呈半导体导电类型。在高温以上温区，当温度升至一定温度时之前，化合物呈本导体导电类型达到一定温度之后，当金属导电类型所有新复合氧化物在高温均属P型半导体。本文还研究了这三个系列化合物和将它们掺入二氧化锡中的气敏性能。结果表明：所有这类化合物和将它们掺入二氧化锡中作为添加剂做成的气敏材料，除LaBa_2Cu_(1.5)Sn_(1.5)O_8掺入SnO_2做成的气敏材料外，在本文实验条件下做成的气敏元件对氧化性和还原性气体均无或只有很差的气敏性。LaBa_2Cu_(1.5)Sn_(1.5)O_8作为添加剂掺入SnO_2中(摩尔比0.2:0.8; 0.1:0.9)所制得的气敏文件对高浓度(1%-10%)的一氧化碳，液化气和煤气具有很好的气敏线性响应，当加热电流为300mA时，酒精，汽油和石油醚等还原性气体基本上无干扰。实验表明当摩尔比为0.1:0.9时，材料的气敏性能最佳，但重现性较差，当摩尔比为0.2:0.8时，气敏性稍低，但重现性较好。本文还合成了La_xBa_(1-x)SnO_3(x = 0; 0.05; 0.10; 0.15, 0.20)系列化合物，并确定了它们的结构和所属晶系。从结构上分析我们认该系列化合物相互之间为置换固溶体。其晶胞参数随镧的加入量增加而减小。该系列均属几型半导体材料。我们利用该系列材料进行了过敏性研究。结果表明。由La_(0.1)Ba_(0.9)SnO_3制得的高热式气敏器件对低浓度酒精(<1000 ppm)有很好的气敏线性响应。在加热电流为250 mA时，基本上排除了煤气，一氧化碳，液化气和汽油等可燃性气体的干扰。但香烟烟雾对器件检测酒精有一定的影响。La_(0.1)Ba_(0.9)SnO_3气敏材料多添加1%而制得的器件，机械强度达到很好的效果，器件对酒精的灵敏度有降低，而响应浓度区间宽度增加近一倍，选择性几乎不变。该材料具有较好的实验重现性。该系列的其它化合物在本实验条件下所制得的器件对可燃性气体的敏感性较差。