纺丝法制备多级SnO2纳米纤维及其气敏特性研究

为了提高SnO2的气敏性能,以PVP为有机溶剂,采用静电纺丝法制备了多级结构的SnO2纳米纤维,利用XRD,SEM和TEM等技术对材料的结构、形貌进行了表征,并制备了SnO2旁热式气敏元件.采用静态气体测试系统对SnO2元件进行了气敏测试.在工作温度300℃时,对0.5~50 ppm甲醛进行了气敏测试.测试结果表明:SnO2气敏元件对甲醛气体具有优异的响应灵敏度,快速的响应及响应恢复特性、较好的选择性.采用静电纺丝制备的多级结构SnO2纳米纤维对甲醛表现出良好的气敏特性.     

花状SnO2的制备及其气敏特性的研究

以乙二醇(C2H6O2)为有机溶剂,采用溶剂热法制备了花状SnO2纳米材料,并将制备的SnO2制成旁热式气敏元件.通过XRD,SEM等测试手段对SnO2纳米材料进行了表征,并初步分析了气敏元件对丙酮的敏感机理.制备的SnO2材料是由粒径约为10 nm的颗粒有规则的堆叠而成的直径约为3～4μm的花瓣清晰的多孔分级花状结构.研究发现,气敏元件对丙酮气体有很好的响应灵敏度.在最佳工作温度(350℃)时,检测的丙酮体积分数最低为1×10-6.对100 ppm丙酮的响应及恢复时间分别为40和50 s.且气敏元件对丙酮气体的响应灵敏度远高于对苯、甲苯、甲醇、甲醛、氨等气体的响应灵敏度.     

纳米SnO2、ZnO及ZnO／SnO2复合材料的气敏性能研究

以ZnO、S如纳米颗粒及ZnO／SnO2复合纳米材料分别作为气敏基料制成旁热式气敏元件,运用扫描电镜观察产物的形貌,用静态配气法对浓度为100ppm的甲烷气体进行气敏性能的测试。结果表明,这几类元件的最佳工作温度及灵敏度差异较大,当工作温度为350℃时SnO2纳米颗粒的气敏性能最佳。此温度下,SnO2响应时间和恢复时间也比纯ZnO纳米颗粒分别缩短了2S和3S。     

纳米SnO2基气敏元件对甲醛气体的检测

采用溶胶-凝胶法制备了纳米SnO2粉末,利用X射线衍射仪(XRD)以及原子力显微镜(AFM)对材料的晶体结构及晶粒尺寸进行了表征.采用制备的纳米SnO2作为基底材料,掺杂纳米TiO2粉末(SnO2与TiO2的物质的量之比为9:1)以及少量的Ag+(物质的量百分比为0.2%～0.4%),以此材料制成气敏元件,检测了元件的甲醛气敏性能.结果表明:该元件在工作温度为300℃时,对200×10-6的甲醛具有较好的敏感性,在不同的工作温度下,元件表现出良好的气敏选择性.理论计算表明,气体分子轨道能量的差异是元件气敏选择性的定性因素.     

纳米SnO2基气敏元件对甲醛气体的检测（英文）

采用溶胶-凝胶法制备了纳米SnO2粉末,利用X射线衍射仪(XRD)以及原子力显微镜(AFM)对材料的晶体结构及晶粒尺寸进行了表征.采用制备的纳米SnO2作为基底材料,掺杂纳米TiO2粉末(SnO2与TiO2的物质的量之比为9∶1)以及少量的Ag+(物质的量百分比为0.2%~0.4%),以此材料制成气敏元件,检测了元件的甲醛气敏性能.结果表明:该元件在工作温度为300℃时,对200×10-6的甲醛具有较好的敏感性,在不同的工作温度下,元件表现出良好的气敏选择性.理论计算表明,气体分子轨道能量的差异是元件气敏选择性的定性因素.     

Sb掺杂二氧化锡单片纳米带的气敏特性研究

利用热蒸发法制备了纯净的SnO2纳米带及Sb掺杂SnO2纳米带。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和气敏测试仪器对其结构和性能进行了表征和测试。结果表明纳米带表面光滑,厚度约为50nm。纯净SnO2纳米带为理想的单晶结构,掺杂Sb后并没有改变二氧化锡的晶体结构和晶胞参数。使用单根Sb掺杂和纯净的SnO2纳米带制作成传感器并进行气敏性能测试,结果显示:Sb掺杂SnO2纳米带对乙二醇和丙酮的最佳响应温度为180℃,在100×10-6浓度下对乙二醇和丙酮的气敏响应分别为10倍和1.2倍;对乙醇的最佳响应温度为200℃,响应为2.6倍。在最佳响应温度,随乙二醇浓度的增加器件气敏响应增强,其响应时间随乙二醇浓度的增加而缩短,在50×10-6及100×10-6时,其响应时间分别为15s和14s。     

铟掺杂纳米SnO_2的合成及气敏性能研究

采用一步水热法制备出了掺杂铟和未掺杂的球花状SnO2纳米结构。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)等手段对所得样品的形貌及晶体结构进行了表征,结果表明制得的SnO2纳米结构由厚度约30nm的纳米片组成,晶型为四方金红石型。以掺杂铟和未掺杂的SnO2样品制作了旁热式气敏元件,用于测试样品对乙醇气体的气敏性能。测试结果显示铟的掺入提高了SnO2样品的灵敏度,同时降低了气敏元件的最佳工作温度。最后,提出了铟掺杂提升SnO2纳米材料的气敏性能的可能机制。     

生物模板法合成分级多孔结构SnO_2及其乙醇气敏性能

以脱脂棉为模板,采用溶剂热法、超声法和浸渍法3种工艺,复制式制备了具有棉纤维结构的分级多孔SnO2纳米材料。通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜表征结果得知,3种方法制得的SnO2均为四方晶系金红石结构,均较好的复制了棉纤维的分级多孔结构。测试对比了SnO2材料制作的元件的气敏特性,3种元件对乙醇表现出很高的响应,其中浸渍法制备的材料显示出更高的响应,分析了生物模板在遗态材料合成过程中的作用,并初步分析了乙醇的气敏机理。     

异质复合结构纳米纤维SnO2/ZnO的制备及其气敏特性研究

采用静电纺丝法制备了多级中空结构的SnO₂纳米纤维, 然后将SnO₂纳米纤维置于90℃乙酸锌溶液中, 恒温水浴条件下, 在SnO₂纳米纤维上生长了ZnO纳米球, 形成了异质结构的SnO₂/ZnO复合纳米纤维。分别通过XRD、SEM、EDX和XPS等表征手段对异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO材料的结构、形貌及元素含量进行了表征分析。异质结构的SnO₂/ZnO复合纳米纤维保持了SnO₂纳米纤维多级中空的纤维结构, SnO₂纳米纤维长度约为300 nm, 依附于SnO₂纤维表面的SnO₂纳米颗粒生长的ZnO纳米球直径为250~300 nm。采用静态气体测试系统对异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO气敏元件的气敏性能进行了测试。测试结果表明: 异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO气敏元件在最佳工作温度350℃下, 对(0.5~100)×10^-6丙酮具有优异的响应灵敏度、较好的选择性和长期稳定性。异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO中存在于ZnO纳米球与SnO₂纳米颗粒间的N-N同型异质结导致复合材料晶界势垒高度的降低, 改善了电子与空穴的输运特性, 促使SnO₂/ZnO异质复合纳米纤维的吸附能力大大增强, 从而改善了SnO₂/ZnO元件的丙酮敏感特性。     

Nb2O5半导体纳米材料形貌调控与气体敏感性能研究

以NH_4HF_2、氧化铌和氨水为原料,采用水热制备法,通过精确调控Nb前驱体溶液的pH,实现了Nb_2O_5纳米材料的形貌调控,制备得到了六方相Nb_2O_5纳米球及纳米棒材料。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、比表面积和孔径分布分析仪对Nb_2O_5纳米材料的物相、形貌及比表面积进行了表征分析;采用静态配气法对其进行气敏性能测试,讨论了形貌对Nb_2O_5纳米材料气敏性能的影响。结果表明:Nb_2O_5纳米球与纳米棒均对丙酮表现出良好的选择性。与Nb_2O_5纳米球相比,Nb_2O_5纳米棒表现出更高的气敏响应及更短的响应时间和恢复时间:对50×10~(-6)(体积分数,下同)丙酮气体,Nb_2O_5纳米棒的气敏响应可达3.15,响应时间为7s,恢复时间为10s;Nb_2O_5纳米棒对丙酮表现出更好的气敏性能应归因于其具有更大的比表面积。