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有一种尴尬的职业叫闻臭师,还有一种陶瓷也能“闻臭”


来源:中国粉体网   山川

[导读]  如果说奥运会游泳比赛救生员的存在略显尴尬,那“闻臭师”的存在就是尴尬至极了。“闻臭师”是环保部门嗅辨员的俗称,他们是空气异味的搜寻者和判定者,也是评判气体污染程度的法官,听起来也是很牛逼的样子。

中国粉体网讯  早在2012年5月22日,北京市市政市容委公布《北京市主要行业公厕管理服务工作标准》,公厕臭味被首次分级,5个公厕嗅味员中有三人认定超标,便可算做气味不合格。


在这里,小编忍不住表达心中的敬意,辛苦了!



(中国粉体网讯)


生活中有很多气体会对人类造成威胁,比如一氧化碳等易燃易爆气体,尤其是在煤矿的矿井中有一种危害矿工生命的气体——瓦斯,它不仅会令人窒息,而且一旦爆炸,后果不堪设想。那么有没有什么材料能够对这些气体的威胁进行检测预报呢,其实有一种陶瓷就可以“闻臭”,这就是“气敏陶瓷”。


啥叫气敏陶瓷


气敏陶瓷,亦称气敏半导体是用于吸收某种气体后电阻率发生变化的一种功能陶瓷。它是用二氧化锡等材料经压制烧结而成的,对许多气体反映十分灵敏,可应用于气敏检漏仪等装置进行自动报警。


气敏陶瓷的原理


气敏陶瓷是通过与气体接触时电阻的变化来检测低浓度气体的。半导体表面吸附气体分子时,其电导率将随半导体类型和气体分子种类的不同而变化。气体吸附一般分物理吸附和化学吸附两大类。前者吸附热低,可以是多分子层吸附,无选择性。后者吸附热高,只能是单分子吸附,有选择性。在一般情况下,物理吸附和化学吸附同时存在。在常温下物理吸附是吸附的主要形式,随着温度的升高,化学吸附增加,至某一温度达到最大值。超过最大值后,气体解吸的几率增加,物理吸附和化学吸附同时减少。


气敏陶瓷的种类


气敏陶瓷一般可以分为表面效应和体效应两种类型。按制造方法和结构形式,可分为烧结型、薄膜型及厚膜型。但通常气敏陶瓷是按照使用材料的成分划分为SnO2、ZnO、Fe2O3等系列。


1、SnO2气敏陶瓷


SnO2气敏陶瓷传感器至今仍是应用最广和性能最好的一种。它是一种表面控制型气敏材料,其比表面越大,越有利于气体吸附与表面反应,越容易获得灵敏度高、选择性好的气敏元件。目前仍在进行大量研究工作,以对它改性或改变制作工艺方法来提高性能,通过掺杂活性物质(如Pt、Pd、In、Ga等))提高灵敏度,如添加ThO2可大大提高对CO吸附的灵敏度,而抑制对H2、C3H8和I-C4H10的灵敏度。


近年来,采用集成电路工艺把超微粒薄膜加热器测温二极管一起集成在硅衬底上,制成对还原性气体的灵敏度比常规多晶膜高得多的气敏元件,它是一种很有发展前景的新型半导体气敏传感器。


2、ZnO气敏陶瓷


ZnO也是很重要的气敏陶瓷材料,其最突出的优点是气体选择性强。掺以Pt和Pd催化剂后,可提高其灵敏度。掺Pt后对丁烷和丙烷等气体的灵敏度高,而掺Pd的ZnO对氢和CO的灵敏度高。



(图片来源于网络)


3、Fe2O3气敏陶瓷


Fe2O3系气敏陶瓷不需要添加贵金属催化剂就可制成灵敏度高、稳定性好、具有一定选择性、且在高温下稳定性好的气敏元件。Fe2O3气敏陶瓷主要用于检测异丁烷气体和石油液化气。它是利用在γ-Fe2O3Fe2O3之间的氧化还原过程中,Fe3+Fe2+转变时的电子交换来检测还原性气体的。


结束语


从现在的水平来看,半导体气敏陶瓷元件的灵敏度高,有利于实现快速、连续及自动测量,结构及工艺简单、方便、价廉。缺点是稳定性、互换性不好,对不同气体分辨力差,在低温、常温条件下工作问题还有待进一步解决,不易实现定量检测等。这些情况表明,气敏半导体陶瓷材料目前的现状是应用走在了理论研究的前面。


参考来源:

[1]杨冉.气敏陶瓷原理综述

[2]张维兰.气敏陶瓷的发展及应用

[3]杨志华等.半导体陶瓷型薄膜气敏传感器的研究进展


注:图片非商业用途,存在侵权告知删除


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