气敏陶瓷之三

1. ZnO 系气敏元件

最初的气敏元件是由ZnO制成的，但其发展速度不如SnO2气敏元件，其中一个原因就是ZnO气敏元件工作温度高，最近有关ZnO气敏元件的专利报道又有增加。人们重新重视ZnO气敏元件的研制工作，是由于它对气体的选择性较好的缘故。

为了提高ZnO气敏元件的灵敏度，也需加入适量的催化剂。掺Pt的ZnO气敏元件对异丁烷、丙烷、乙烷等碳氢化物有较高灵敏度，碳氢化合物中碳元素数目较大，对这些化合物表现的灵敏度较高，但对于H2、CO、CH4、烟雾等的灵敏度较低。掺Pd的ZnO气敏元件恰恰相反，对H2、CO表现的灵敏度较高，对碳氢化合物的灵敏度较差。由此可知，ZnO气敏元件对各种气体的灵敏度与催化剂的种类有关，这说明可能通过掺杂不同的催化剂来获得不同气体的选择性检测。

烟雾检测气体传感器

2.氧化铁系气敏元件

氧化铁系气敏元件是体控制型气敏元件，对于城市煤气、液化石油气等有较高的灵敏度，且不需用贵金属作催化剂，在高温下热稳定性较好。1978年研制成功并商品化的氧化铁系气敏元件是γ-Fe2O3。γ-Fe2O3气敏元件的合适工作温度为400~420℃,γ-Fe2O3是一种n型的金属氧化物半导体，具有反尖晶石结构，在还原气体中易生成Fe3O4，Fe3O4具有反尖晶石结构。

γ-Fe2O3同样具有反尖晶石结构，因而有类似于Fe2O3的物理特性。γ-Fe2O3接触还原性气体时，随气体浓度不同，生成的Fe3O4的量也不同。 γ-Fe2O3对丙烷等很灵敏，但对甲烷不灵敏。

1981年又研制成功α-Fe2O3气敏元件，α-Fe2O3化学稳定性很高，所以就其本身来讲对于气体一般是不灵敏的，但是把α-Fe2O3晶粒制成超细粉末，则能产生气敏效应，如用含硫酸根离子的铁盐通过湿处理制备的α-Fe2O3有很高的气敏特性，经研究发现，α-Fe2O3中有残存的硫酸根离子，致使α-Fe2O3形成微晶，且结晶度低，比表面大，因而有很好的气敏特性，还可以通过加入四价金属Ti、Zr、Sn等，抑制α-Fe2O3的晶粒生长和结晶度，使得α-Fe2O3的晶粒更细小，比表面积增大，可达125㎡/g, 平均粒度为10nm，α-Fe2O3对甲烷乃至异丁烷都非常灵敏，而对水蒸气和乙醇等却不灵敏。这对家庭而言，作为可燃气体报警器特别合适，它不会因为水蒸气及酒精的影响而错报。

除上面介绍的气敏陶瓷半导体外，还有很多半导体陶瓷都有气敏特性，如TiO2、V2O5、 BaTiO3、CoO、 Co3O4、SrSnO3、 MnO等。