张 蕾，刘 煜，于梦贤，薛光宇，惠晓雨，梁 茂，纪文会，马登学，王常春，梁士明

(临沂大学材料科学与工程学院，山东临沂276005)

氧化铟是一种重要的n型半导体，具有较高的禁带宽度、较好的催化活性和较大的电导率等特点，被广泛用于气体传感器、光电子器件、显示器和太阳能电池等领域。氧化铟的结构对其性能的影响显著，与ZnO和 Fe2O3等传统的气敏材料相比，In2O3的气敏性能尚待完善。研究人员通过各种方法制备出大量不同结构的氧化铟以改善其气敏性能。在本文中我们对氧化铟气敏材料的制备方法及其对常见气体的气敏性能进行了简要的总结概括。

1 氧化铟的制备方法

1.1 化学气相沉积法

化学气相沉积法是一种利用气态或蒸气态的物质在气相或气固界面上生成固态沉积物的技术。该方法具有过程易于控制，得到的产物纯度高、致密性好、残余应力小、操作简单、设备维修方便等优点，近年来发展迅速，已被广泛用于制备各种单晶和多晶无机薄膜材料。沈小平［1］等人以乙酰丙酮合铟作为单一来源前驱体、Au作为催化剂，采用化学气相沉积法，在较低温度(550℃)下成功制得In2O3纳米线。

1.2 溶剂热法

溶剂热法是指在高温高压条件下的流体中发生的化学反应的总称。有些化学反应虽然在热力学上能够进行，但是因常温常压下非常缓慢而没有实用价值，溶剂热条件下却可以迅速反应。通过控制水热条件，材料的粒径，表面形貌和晶体表面的暴露情况等均能得到有效的控制。Li［2］等人用溶剂热法制备出多孔的纳米In2O3立方块。宋玉哲［3］等人利用葡萄糖和硝酸铟的混合物溶液发生溶剂热反应，将获得的产物煅烧最终得到氧化铟多孔微球。Wei等［4］人采用溶剂热法分别制备出了尺寸均匀的In2O3纳米花。

1.3 溶胶－凝胶法

溶胶－凝胶法的一般要经过溶液的配置，溶胶的生成和凝胶的生成三个过程，将获得的凝胶干燥并煅烧除去有机组分，最终获得目标产物。该方法制备的材料纯度高，易掺杂。产物的化学均匀性好、纯度高、粒径细、反应所需温度低、可以制备多种材料。Tang［5］等人利用溶胶－凝胶法和纳米粒子在300℃下的退火后，成功地制备了In2O3纳米棒和纳米粒子。

1.4 沉淀法

沉淀法是通过直接在溶液中发生化学反应得到纳米粉末材料的合成方法，可分为单相共沉淀法和混合共沉淀法。该方法易于制备具有小粒径和均匀分布的粉末材料。Anand［6］等人采用共沉淀法制备出了掺杂不同浓度Dy3+的In2O3纳米晶体，并对乙醇、丙酮等常见气体的气敏性能进行检测和对比。

1.5 微乳液法

微乳液通常是指由表面活性剂、助表面活性剂(通常为醇类)或者油类(通常为碳氢化合物)组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系。在微乳液中，表面活性剂和助表面活性剂所构成的单分子层包围成大小在几至几十个纳米之间的微乳颗粒，这些微小的颗粒彼此分离，就是“微反应器”。“微反应器”拥有很大的界面，有利于反应的进行。该方法制备的产物纳米粒子粒径小、粒径分布均匀、比表面积大、表面活性高、尺寸可控、不易结块。而且可以通过改变微乳液的组成来控制纳米颗粒的晶体形态和粒度分布。赵艳凝［7］等以In2O3铟源，采用微乳液法制备出了纯度高、颗粒均匀、分散性好的In2O3粉末。

2 In2O3材料对常见典型气体的气敏性能

2.1 In2O3对乙醇的气敏性能

乙醇是日常生活中经常接触到的一种典型的易燃易爆气体，对其生产和储存设备进行实时监控意义重大。Qin［8］等人通过碳热还原，成功地合成了纯In2O3和掺杂了Er的In2O3，对比研究发现，使用Er的掺杂可以使最佳工作温度(260℃)降低到220℃，在220℃时，Er－In2O3传感器对100 ppm酒精的响应为4.8，比纯In2O3传感器提高了2倍。研究还发现，Er的掺杂传感器的响应时间也得到了改进。Kim［9］等人发现氧化铟和Pt纳米颗粒的混合结构对乙醇蒸汽传感具有很高的响应性和选择性。

2.2 In2 O3对NO2的气敏性能

在日常生活中，机动车尾气和锅炉废气中往往含有NO2气体。该气体是酸雨的成因之一，会导致地表水的酸化和富营养化，对其监测监控至关重要。

胡小龙［10］提出了一种方便快捷、低成本的 In2O3空心微球合成方法。该合成方法在仅使用 In(NO3)3·4.5H2O，尿素和无水乙醇三种试剂的条件下，通过简单的溶剂热法及后续的煅烧处理合成了具有明显中空结构的 In2O3材料，该材料对NO2具有较高的灵敏度、较好的选择性和较低的最佳工作温度为(80℃)。

2.3 In2O3对H2的气敏性能

氢气在新能源等领域显示出广阔的应用前景，作为一种极易燃烧、无臭无味、无色透明的气体，其泄露往往不易察觉，使用高灵敏度传感器对其实时监控是一种有效的方法。郭雪源等人［11］采用反相微乳液法合成出氧化铟气敏材料，研制出了一种新型的In2O3基热线型气体传感器，并利用表面化学修饰技术，在敏感材料In2O3的表面覆盖了一层SiO2膜，用膜作为分子筛，限制了除氢气外其他直径较大的还原性气体向气敏材料内部扩散，提高了该传感器对氢气的选择性和响应。此外，该传感器有较好的稳定性和较低的能耗。

3 发展前景

中国是铟资源最多的国家，也是铟的主要生产国。关于纳米氧化铟在薄膜和薄膜材料中的开发和应用的报道主要集中在欧洲和美国等发达国家。我国有必要加大高附加值铟制品的研发力度。随着材料制备技术的不断发展和成熟，纳米氧化铟的微观结构和特性会不断拓展和完善。制备方法的研究也在朝着低成本、绿色化、安全化的方向进展。