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形形色色的稀土气敏传感材料
近些年来，对于稀土气敏传感性质的研究取得了很大的发展。稀土气敏传感元件由于作用原理不同，主要科分为两大类：一类为半导体气敏传感元件，另一类为电化学气敏传感元件。现概述如下：
（1）半导体气敏传感元件：当半导体表面与某些气体接触，半导体表面态发生变化，因而引起半导体材料的电性能改变，利用这些性能可监测气体。这种性质称为半导体气敏传感性质。这里传递电讯号的是半导体的载流子。
近年来，对稀土半导体材料的气敏传感性质的研究逐渐增多，主要是对A2BO4和ABO3型化合物进行研究，此外还研究了把稀土氧化物加入到ZnO，SnO2等气敏半导体中改变气敏传感性质，现总结于表1。
表1.
稀土半导体气敏传感元件的研究
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稀土半导体气敏传感元件
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检测对象
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A2－xA’BO4－δ
A＝稀土，Y，Hf
A’＝碱土族，Li
B＝Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe，
Co，Ni，Cu，Zn;
0 ≤ x ≤ 2
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痕量醇类、醛类、碳氢化合物、有机酸、胺类、CO、H2等
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La1.4Sr0.6NiO4
La1.5Sr0.5NiO4
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在335～400
ºC定量检测乙醇
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ABO3－δ
A＝稀土或碱土金属
B＝过渡金属NO.21－30
LaNiO3＋5%In2O3＋BuOAc溶液
＋硝化纤维于Al2O3上约20μ厚
SrSnO3，SrTiO3
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对HCOOH、HOAC、20～40％、HNO3、HCl很灵敏
测湿度，控制燃烧
测O2，测湿度
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Sr0.9La0.1SnO3
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测乙醇H2、C3H8、H2O
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A1－xBxCO3－δ
A＝La，Nd，Sm，Y
B＝Ca，Sr，Ba
C＝Co，Ni，Mr
0 ≤ x ≤ 1
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测O2的浓度
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Ln1－xSrxCoO3，Ln＝稀土
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定量测O2、乙醇
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Sr0.9La0.1TiO3
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测O2，测湿度
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A1－xA’BO3－δA1－yA’BO4－δ
＋少量Pt，Pd，Ir，Rh，Ag粉
A＝Y，RE，Hf
A’＝Ca，Sr，Ba，Co，Ni
0≤x≤1，
0≤y≤2
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检测H2、醇类、醛类、碳氢化合物、胺类、Co、H2等
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A1－xA’B1－yO3
A≠A’，B≠B’
A，A’＝Y，稀土，碱土金属
B，B’＝原子序数21－30的过渡金属
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检查有机酸、无机酸
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La0.35Sr0.65Co0.7Fe0.3O3－δ＋SrTiO3
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测O2、CO，控制燃烧完全程度
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SrTiO3＋LaCoO3
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检查汽车尾气有无O2分压
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ZnO＋R2O3（R＝
La，Ce，Nd，Sm，Gd，Y)
ZnO＋R2O3（R＝
La，Nd，Gd，Y）
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测丙烯
测O2，测还原性气体
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Na2SiO3＋La2O3＋LaF3
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可测氟里昂（20
ppb）
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ZnO＋R2O3（R＝
Nd，Sm，Gd，Dy，Yb，Y）
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可作气敏酒精检测和烟雾检测
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SnO2＋Nd2O3（0～80
%）＋10 %玻璃粉
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对0.5
%乙醇灵敏，对CO、丙烷不灵敏
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SnO2＋CeO2
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作烟雾检测，对乙醇、丙酮也灵敏
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从表1可见，稀土气敏半导体虽然取得了一定的应用，但总的说来还处于研究阶段，它存在的问题与其它气敏半导体一样，是选择性不够好，使它们的应用受得了限制。若能深入研究气敏传感的机理，阐明添加剂对气敏选择性作用的规律，这将对发展实际应用有着重要的意义。
（2）电化学气敏传感性质：气体与电极反应后所产生的离子通过液体电解质或固体电解质传递到另一电极，利用二电极间输出的电讯号监测气体，这种性质称为电化学气敏传感性质。这里传递电讯号的是离子。电化学气敏传感元件有干式和湿式之分，干式就是固体电解质气敏传感元件，湿式有定电位电解式、隔膜离子电极式等。但近期研究较多的是固体电解式的。稀土固体电解质气敏传感元件总结于表2。
表2.
稀土固体电解质气敏传感元件
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稀土固体电解质气敏传感元件
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作
用
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Pt| (ZrO2)0.9(Y2O3)0.1|
Pt
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氧量分析仪
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La1－xSrxCo1－yFeyO3－y
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作氧透过膜
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Sn，SnF2/LaF3/Pt
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测O2，CO，H2
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Na2SO4＋Ln2(SO4)3
[Ln＝Y,
Gd]
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测SO2
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结语
综上所述，稀土和各族元素组成的多元复合物具有各种电学特性，在光、热、磁、气体等外界环境影响下，电学性质又发生各种有趣的变化，这些特殊性质在能源、传感、计算机等方面的应用潜力是雄厚的。所以对稀土化合物光、电、磁等性质的研究将可能为稀土资源开辟新的应用领域，而对影响稀土化合物性质的基础研究，将对设计合成新型具有特殊性质的稀土化合物具有指导意义。
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