1。2。1 BiFeO3的结构。2

 1。2。2 BiFeO3的性能。2

 1。2。3 BiFeO3的掺杂改性。3

  1。3  本论文的选题意义及研究内容。。3

第二章 纳米材料的制备及表征方法。5

  2。1 纳米材料的制备方法。。5

    2。1。1  固相反应法。。5

2。1。2  水热法6 

2。1。3  溶胶凝胶法。。6

  2。2 BiFeO3的制备方法6

     2。2。1  实验药品及仪器6

     2。2。2  BiFeO3纳米颗粒制备。。7

  2。3  常见纳米材料表征方法8

     2。3。1 热重-差热分析（TG-DTA)8

 2。3。2 扫描电子显微镜（SEM）。9

 2。3。3 透射电子显微镜（TEM）10

     2。3。4 X射线衍射（XRD）。10

第三章 BiFeO3的微结构与气敏性研究。。11

  3。1   Bi1-xSrxFeO3纳米颗粒微结构表征11

 3。1。1  样品热重差热分析（TG-DTA)11

  3。1。2  样品物相分析（XRD）。12

  3。1。3  样品微观形貌分析（SEM、TEM）13

  3。2   Bi1-xSrxFeO3纳米材料气敏性研究。15

3。2。1  气敏元件的特征参数15

3。2。2  气敏元件的制作及测试。。15

   3。2。3  Bi1-xSrxFeO3的气敏性能研究。16

  3。3  本章小结。。19

第四章 总结与展望20

致谢。。22

参考文献23

第一章 绪 论

 1。1 引言

随着工业生产的飞速发展，环境问题日趋恶化，已严重影响到人类的生活。煤、石油、天然气的大量使用，以及工业化生产过程中所排放的废气、汽车尾气等释放的有毒有害气体，加剧了环境的污染，破坏生态平衡。近年来，空气中污染物集聚形成大面积雾霾天气，雾霾中除含有大量小颗粒外，还含有氮氧化物、硫氧化物和碳氧化物等有毒有害气体。国家也越来越重视环境的可持续发展，提出科学发展观、环境问题政策改革等，进一步阐述环境的重要性。

因此，对环境进行检测和监测是当务之急，气敏器件得到迅速发展，科学家高度重视半导体气敏材料和气敏元件的研究。半导体器件利用被测气体在半导体表面吸附后引起电学性能改变而变化。目前相继研究应用的n、p型半导体材料大多都是单一的二元氧化物，如ZnO、SnO2、TiO2、Fe2O3、WO3；NiO、Co3O4、Cu2O等。这些二元氧化物同时具有光敏性和气敏性，但这些材料的气敏性普遍存在灵敏度低、响应时间较慢、选择性差等缺点。基于此，亟待开发出更好的气敏性材料，科学家们进行了深入的研究。

近年来，钙钛矿作为一种新型气敏性材料，因其对有机气体有良好的气敏特性，选择性好、稳定性好等优点，而受到越来越多的关注。BiFeO3是三方扭曲的钙钛矿结构，属于R3c空间群。此外，BiFeO3具有相当小的的禁带宽度（约2。2eV），小于ZnO的带隙（约3。3eV），是一种独特的直接带隙半导体材料。近十年，科学家对BiFeO3的研究主要集中在多铁性、光催化方面，对气敏性的研究极少。基于BiFeO3的多种优异特性，类比于ZnO的基本性质，借鉴ZnO等材料的气敏性研究，本论文尝试研究该材料的气敏性能，拓展半导体材料的气敏性能，加快气敏元器件的发展。

1。2  BiFeO3材料研究进展

几种二元金属氧化物，如ZnO、TiO2、SnO2和WO3，被发现具有很好的气敏性，但不能长期保持稳定，尤其在潮湿的环境中。钙钛矿ABO3型氧化物因其稳定的结构与性能而被广泛研究，BiFeO3是最典型的一种材料，但科学家们的研究主要集中多铁性方面，而对BiFeO3的气敏性能研究极少。2009年，香港理工大学的Yu Xue-Lian等人采用溶胶凝胶法合成BiFeO3纳米颗粒，用河南汉威公司气敏测试系统，将该材料涂在Al2O3陶瓷管上，形成旁热式的半导体陶瓷气敏器件，首次发现该材料对酒精等蒸气具有快速的响应/恢复时间以及较高的灵敏度。