TiO2氧氣傳感器的研究
TiO2是一種良好的氧敏材料，電阻式TiO2氧氣傳感器因其結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格較低、體積小、不需要參比氣體電極而得到了廣泛的應(yīng)用；隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，TiO2材料因具有小尺寸效應(yīng)，表面效應(yīng)和量子效應(yīng)等優(yōu)異特性而有著廣闊的發(fā)展前景。
金紅石晶型是較為理想的氧敏相，其不但具有最為穩(wěn)定的物理／化學(xué)性質(zhì)，并在金紅石結(jié)構(gòu)中，晶格中氧空位的遷移率較高，這是TiO2氧敏元件響應(yīng)快速的重要原因，因而金紅石型TiO2成為氧氣傳感器的首選材料。
TiO2氧敏元件無論采用厚膜或薄膜的構(gòu)成方式還是濕化學(xué)法（如，溶膠—凝膠法）或沉積法（如，濺射法）的制備工藝，均需要經(jīng)過高溫處理才能得到金紅石相TiO2，并且，工作溫度也較高，這便限制了其應(yīng)用范圍。
金紅石型TiO2對氧氣敏感，是重要的氧敏材料之一。但TiO2氧氣傳感器所需的工作溫度較高，容易造成材料結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致元件性能的衰減。降低工作溫度是TiO2氧氣傳感器走向產(chǎn)業(yè)化過程中首先要解決的問題。由于在制備TiO2過程中需要進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚拍艿玫浇鸺t石型TiO2，其原因在于結(jié)晶過程中先在較低溫度下得到銳鈦礦型TiO2，而后在高溫下得到金紅石型TiO2，這會(huì)使顆粒度較大和比表面積降低，表面活性下降，因而需在高工作溫度下才能得到一定的靈敏度。
此外，TiO2材料的電阻率較高，通過摻雜可以降低元件阻值，有利于向?qū)嵱没较虬l(fā)展。TiO2氧敏元件電阻隨溫度變化較大，這會(huì)影響測量精度，需要通過外加電路進(jìn)行溫度補(bǔ)償，也可以通過摻雜的辦法降低電阻溫度系數(shù)，提高TiO2氧敏元件的溫度特性。
從產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的角度來看，要求TiO2氧氣傳感器具有實(shí)用性強(qiáng)、測量精確、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好、易操作、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等特點(diǎn)；從市場需求分析看，有2個(gè)方面需求有著較為廣泛的開發(fā)前景：一方面是高氧區(qū)，主要應(yīng)用于鍋爐節(jié)能、有氧治療、環(huán)境監(jiān)測等方面；另一方面，在低氧區(qū)，將應(yīng)用于航空航天、密封系統(tǒng)的檢漏等方面。
