CuO-WO_3纳米立方块的合成及气体传感特性研究

采用水热合成法制备CuO-WO_3纳米立方块复合材料,以n型半导体材料WO_3为主体加入p型半导体材料CuO,形成p-n结.对CuO-WO_3复合纳米材料进行SEM、XRD、XPS表征,结果表明CuO的掺杂改变了材料的微观结构.将CuO-WO_3纳米复合材料制作成气体传感器,并考察微量的CuO掺杂对乙醇气敏性能的影响.结果表明:CuO的掺杂对WO_3的灵敏度、响应-恢复性能都有极大的提高,并对低浓度的乙醇也有较高的响应特性.当CuO掺杂量达到10%(摩尔分数)时,灵敏度达到最大值5.3.最后,对CuO掺杂的气敏机理进行讨论,其气敏性能的提高归因于在WO_3与CuO接触面形成了p-n异质结及CuO的催化特性.     

纳米氧化钛基气敏材料的合成与气敏性能研究

采用溶胶凝胶法制备了纳米二氧化钛粉末,并与均匀沉淀法制备的纳米二氧化锡粉末复合,制备出纳米TiO2-SnO2复合材料.通过硝酸银掺杂制得TiO2-Ag+,TiO2-SnO2-Ag+(Ti/Sn一2:1),TiO2-SnO2-Ag+(Ti/Sn=3:1)三类气敏材料,采用静态配气法测试了气敏元件对乙醇,甲醇和甲醛的气敏特性.实验结果表明,TiO2复合SnO2并掺杂适量Ag+能显著改善TiO2的气敏性能,其中Ti:Sn=2的复合材料气敏性能优于Ti:Sn=3的复合材料.     

多孔ZnO纳米片的制备及气敏性能研究

通过溶剂热方法大量得到具有二维片状结构的前驱物后,再经煅烧处理成功制备出了多孔ZnO纳米片.用XRD、FESEM、TEM等手段对材料的结构和形貌进行了表征,并系统研究了材料的气敏性能.结果表明,多孔ZnO纳米片为单晶结构,制备的气敏元件对丙酮气体具有较高的灵敏度和选择性.制备出的多孔ZnO纳米片是制备丙酮传感器的理想材料,所制备的气敏元件具有良好的响应恢复特性.     

铑掺杂多孔纳米氧化锌的制备及其气敏性能

采用水热合成法制备出了多孔氧化锌(ZnO)纳米片和铑(Rh)掺杂纳米氧化锌。并且通过XRD、SEM、TEM和BET表征分析得到其粒径大小在30~60 nm范围内,结构为分层纳米片堆叠花状,比表面积为38.3 m2/g的氧化锌纳米材料。将制得的气敏材料制成旁热式气敏传感器,采用河南炜盛WS-30A装置以及静态配气法测试其气敏性能。实验测试发现,铑掺杂纳米氧化锌相对于纯的纳米氧化锌有更高的灵敏度和更低的工作温度以及更快的响应恢复特性。并且对100 ppm的正丁醇灵敏度达到了2 049,而纯的氧化锌对100 ppm正丁醇的灵敏度只有105。铑掺杂氧化锌气敏元器件对乙醇、氢气、正丁醇和甲苯的最佳工作温度分别为340℃、300℃、340℃、260℃,响应恢复时间都在10 s左右,而纯的氧化锌气敏元器件对这些检测气体的最佳工作温度都在400℃以上,响应恢复时间基本上都在15 s以上。     

氧化铟纳米纤维的制备及其甲醛气敏性能

采用静电纺丝法和随后的热处理过程制备了新颖的氧化铟纳米纤维材料. 利用扫描电子显微镜,透射电子显微镜,X射线衍射等表征手段对该材料形貌和晶体结构进行表征. 结果表明,所得到的纳米纤维材料的直径约为250 nm~300 nm. 这些纳米纤维由氧化铟纳米颗粒组成,而且其颗粒尺寸均一. 将这种纳米纤维材料制备成气敏传感器,研究表明基于该敏感材料的传感器对甲醛具有优异的气敏性能. 氧化铟纳米纤维传感器具有较低的最佳工作温度 200 ℃,并且对低体积浓度为百万分之五的甲醛气体具有2.1的灵敏度响应值. 在探讨甲醛的气敏机理的过程中,认为氧化铟纳米纤维的一维结构、甲醛的高还原性及敏感材料表面吸附氧促使了该材料对甲醛的优异的气敏性能. 此外,通过对传感器的选择性及稳定性测试,传感器对甲醛具有非常好的选择性和稳定性,这为制备高性能的甲醛传感器开拓了一种优异的气敏材料.     

抗紫外Ce3+掺杂ZnO/PMMA纳米复合蒙皮材料的制备及性能研究

采用水热法制备了Ce3+掺杂ZnO粉体,再用本体聚合法将Ce3+掺杂ZnO粉体和聚甲基丙烯酸甲酯复合,制备一种新型的抗紫外无机/聚合物纳米复合蒙皮材料.主要研究了利用水热法制备纳米ZnO:Ce3+,用KH-151进行改性.采用本体聚合法制备ZnO:Ce3+/PMMA纳米复合材料,并利用FTIR、XRD、SEM、TGA及拉伸测试仪等手段分别对Ce3+掺杂ZnO粉体及其改性、与PMMA复合材料的结构和性能进行了表征.结果表明:无机材料纳米ZnO:Ce3+的加入,增强有机玻璃PMMA的热稳定性的同时,增强复合材料的拉伸强度,改善其力学性能和抗紫外性能.     

纳米ZnO传感阵列对多组份气体的智能识别

采用物理热蒸发法制备纯ZnO纳米线及Al,Ag,Ni掺杂的ZnO纳米线.以纯ZnO纳米线及Al,Ag,Ni掺杂的ZnO纳米线为基料分别制成气敏传感器;利用气体敏感的差异性,构建纳米ZnO基气敏传感器阵列,结合BP人工神经网络来实现纳米ZnO基气敏元件对目标混合气体组分和相对浓度的识别.结果表明:将传感器阵列输出灵敏度值进行处理后,输入BP神经网络完成训练,能够准确识别混合气体(CO,H2,CH4)的组分与相对浓度。     

In、Sn共掺杂ZnO纳米线的制备及其气敏性能研究

为了改善纯ZnO纳米线的气敏性能,采用物理蒸发法制备出In、Sn共掺杂的ZnO纳米线,利用XRD、SEM、TEM对产物的形貌、结构进行表征,采用CGS-1TP智能气敏分析系统对其进行酒精气敏性能测试.结果表明,制备出的In、Sn共掺杂ZnO纳米线具有六方纤锌矿结构,平均直径约为80nm,In元素与Sn元素的掺杂量分别为0.12%和1.1%.在最佳工作温度225℃条件下,对气体浓度为400ppm的酒精蒸气的灵敏度S(Ra/Rg)为39.06,响应-恢复时间分别为9s和5s,比同等测试条件下纯ZnO纳米线的灵敏度提高63.9%,响应-恢复时间分别缩短1s和2s.     

CuO花状微球的可控合成及在气体传感器应用研究

采用一步水热法合成CuO花状微球，并通过XRD和SEM对相应的微观结构进行分析表征.结果显示：表面活性剂聚乙二醇（PEG）的用量对产物形貌有较大影响，当PEG的用量为0.8 mg可制得形貌良好的花状微球，其由形状、大小相似的纳米片组装而成，直径为2~7 μm.将制得的CuO花状微球构筑旁热式气敏元件，并采用静态配气法测试气敏元件对乙醇气体的敏感特性.结果表明:CuO花状微球对乙醇有良好的气敏响应特性，且响应恢复时间短、检测下限低、选择性好，在乙醇气体检测方面展现了良好的应用前景.     

ZnO纳米阵列结构酒精气敏特性研究

为了提高ZnO气敏元件对酒精蒸汽的气敏响应,改善气敏元件的稳定性及耐久性,文中采用化学水热法在预处理后的陶瓷管电极表面生长ZnO纳米阵列材料,通过退火处理后得到薄膜ZnO气敏元件.借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜对所得产物的晶体结构和形貌进行表征.采用静态配气法对其进行不同浓度(1×10-4,2×10-4,5×10-4,1×10-3)的酒精蒸汽气敏性能测试.实验结果表明:该结构为分散均匀的ZnO纳米线阵列状结构,该纳米结构薄膜气敏元件具有较好的气敏性能,具有较快的响应及恢复.随环境中酒精蒸汽浓度的增加,其气敏性能逐步提升,在5×10-4酒精蒸汽气敏浓度下气敏性能达到峰值.不同浓度条件下,气敏响应及恢复时间不同,在1×10-4条件下度响应时间最快,1×10-3浓度下恢复时间最快,2×10-4浓度下响应恢复时间最均衡.     

氧化钛锡复合纳米粉的制备及其气敏性

TiO2和SnO2都是n型半导体,广泛应用于检测H2、CO、醇类等气体的气敏传感器的研究中.本文以钛酸丁脂Ti(OC4H9)4和结晶四氯化锡SnCl4.5H2O为原料,采用共沉淀法,制备出氧化钛、氧化锡复合纳米粉.通过XRD、AFM对制备的复合材料进行了表征.以二氧化锡和二氧化钛摩尔比分别为2∶1;4∶1;6∶1;8∶1;10∶1的5种复合纳米粉体为基体材料,制成旁热式气敏传感器;采用静态配气法测试了各元件对乙醇气体的气敏性能;对元件的灵敏度、响应及恢复特性进行了研究;并分析了乙醇浓度、加热温度等对气敏元件气敏性能的影响.结果表明,复合材料由纳米晶粒组成,复合材料中TiO2含量低于12.5%时,钛离子取代锡离子形成固溶体,其气敏性能较高;TiO2含量大于12.5%,TiO2独立形核,形成两相复合纳米粉.复合材料对乙醇的灵敏度随浓度的增加而增大,呈现出比较好的线性关系.在273℃,乙醇体积分数为400×10-6时,n(SnO2)∶n(TiO2)=10∶1的复合粉体制备的气敏元件的灵敏度高达130.7;并且元件具有良好的响应及恢复特性.     

静电纺丝法制备钇掺杂的ZnO及其对丙酮的气敏特性研究

为改善Zn O对丙酮的气敏响应,采用静电纺丝法,利用PVP/Zn(NO_3)·6H_2O/Y(NO_3)_3·6H_2O等制成的前驱液,制备了钇掺杂的Zn O纳米纤维,通过XRD、SEM等表征手段对制备的纯Zn O和掺杂的Zn O样品进行了表征分析.将制备的纯Zn O和钇掺杂的Zn O纳米纤维制成电阻型气体传感器.气敏测试结果表明,Y掺杂有效改善了Zn O纳米纤维对丙酮气体的敏感特性.在440℃时,对1×10~(-6)~200×10~(-6)(体积分数)丙酮具有良好的响应,响应时间为14~40 s,恢复时间为20~55 s,对于100×10~(-6)丙酮的响应值约为70(S=Ra/Rg),并且对于乙醇、氨气、甲醇、甲醛、甲苯、苯有较好的选择性.同时分析了该材料对丙酮的敏感机理.     

N-Ag/ZnO纳米复合材料的合成及模拟日光下的光催化性能

以NH3为N源,通过气氛渗氮法对采用配合物沉淀法制备出的Ag/ZnO纳米材料进行N掺杂,制备出N-Ag/ZnO纳米复合材料。应用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等测试手段对制备产物的物相结构、微观形貌及吸光性能进行了表征。以甲基橙(MO)为目标污染物,研究了制备产物在模拟日光照射下的光催化性能。结果表明:Ag粒子附着于棒状ZnO表面,N进入ZnO晶格;N掺杂能够显著提高Ag/ZnO纳米复合材料的光催化性能及其稳定性,以N-Ag/ZnO为光催化剂,在模拟日光下照射降解MO 100min,MO的降解率达到100%,较Ag/ZnO提高25%,且放置30d后光催化性能基本保持不变。     

SnO2纳米材料气敏特性研究

为了提高SnO2纳米材料的气敏特性,研究其性能与结构关系,采用物理气相沉积法在管式炉内制备SnO2纳米材料．通过控制管式炉内材料的生长温度得到不同形貌的SnO2纳米材料．采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对所得纳米结构进行表征分析．将所得纳米材料制备成旁热式气敏元件对其在还原性目标气体环境中进行气敏性能测试．研究结果表明：不同形貌的纳米结构气敏性能差异明显,SnO2纳米线对指定目标气体的气敏性能优于菊花状纳米结构．气敏性能与材料的表面形貌及比表面积关系密切,长径比高的线状纳米结构具有更高的气敏性能,在酒精蒸汽、CO和CH4的环境中其数值分别为42、21和18．     

SnO_2-WO_3复合金属氧化物对丙酮的气敏性能

用SnO_2对WO_3纳米片表面进行修饰,制备了SnO_2-WO_3复合材料,并通过扫描电子显微镜和X射线单晶衍射对所制备的材料形貌和晶体结构进行表征。实验结果表明:制备的WO_3具有纳米片状结构,厚度约为20～30 nm。随着SnO_2含量的增加,复合材料逐渐形成表面附着片的球状结构,球的直径约为2.5μm。此外,气敏性能测试研究表明:由复合量为0.2 mmol SnO_2的SnO_2-WO_3复合材料制成的传感器对丙酮具有最佳的气敏性能,其最佳工作温度为300℃,此时的响应值为纯WO_3纳米片的2倍左右,并且对体积分数为2×10-8的丙酮气体有响应。因此,该SnO_2-WO_3复合材料可以作为一种优良的丙酮气敏材料。     

Zn掺杂对SnO_2纳米线的气敏性能的影响

为了提高SnO2纳米线基气敏传感器在实际应用中存在着灵敏度低、选择性差等问题,采用物理热蒸发法制备纯SnO2纳米线和不同质量百分比（7%,8%,9%,10%）的Zn掺杂SnO2纳米线,将制得的气敏基料制备成旁热式气敏元件,应用静态配气法对浓度均为500ppm的无水乙醇蒸汽、CO及CH4分别进行气敏性能测试.实验结果显示,Zn掺杂SnO2纳米线相比纯SnO2纳米线的气敏性能有了明显提高（乙醇提高2.46倍,CO提高13.88倍,CH4提高1.43倍）,并得出无水乙醇气敏性能在工作温度为280℃最高,CO,CH4在300℃最好.当Zn的掺杂比例为质量百分含量为9%时,各种比例材料所制成的气敏元件气敏性能最高.     

以碳球为造孔剂的ZnO多孔材料的制备及其气敏性能研究

以葡萄糖作为碳源,采用水热法制备纳米碳球,并将其作为造孔剂制备ZnO多孔材料。分别用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、氮吸附比表面积测试仪对材料进行表征,并研究ZnO多孔材料对应元件的气敏性能。实验结果表明:添加50 m L纳米碳球制备出的ZnO多孔材料其对应元件对乙酸表现出高灵敏度和较好的选择性;在相对湿度为50%,工作温度为310℃时,该材料对应元件对体积分数为1 000×10-6乙酸的灵敏度为393.8,为纯ZnO材料的63.6倍。     

掺杂和包覆Pd对纳米SnO2气敏材料性能影响

采用液相化学方法制备了纯的和掺杂Pd的纳米SnO2气敏材料,研究了均匀掺杂和表面包覆对样品晶粒尺寸、气敏性能等的影响．结果表明,Pd的掺杂抑制了SnO2晶粒的生长,材料对还原性气体有较好的气敏性能,表面包覆样品比均匀掺杂样品有更高的敏感性能．     

纳米CuO-SnO2 气敏粉体的制备及气敏特性研究

用So l-Ge l 法制备了纳米级的CuO -SnO₂ 气敏粉体, 所得粉体制作的气敏元件有较好的气敏性能。在不同的加热电压下进行实验研究, 对不用浓度配比制成的气敏元件进行气敏性能测试。通过对所得粉体的表征可知, 用So l-Gel 法制备出的CuO-SnO₂ 气敏粉体是纳米级的, 比表面积大, 活性好, 其最佳热处理温度为650 ℃, 测试结果得出CuO 摩尔分数为4 %的CuO-SnO₂ 气敏元件有较好的灵敏度和较高的选择性, 并且对CO₂ 的灵敏度和选择性比较突出。     

多孔ZnO材料的制备及其苯敏性能

为检测有毒的苯气体,通过溶剂热和热处理方法成功制备出一种多孔结构的ZnO传感材料.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对材料的结构、形貌进行表征,并研究多孔ZnO材料对苯气体的传感性能.结果表明:基于ZnO材料的气体传感器在相对较低的工作温度下对苯表现出优异的响应特性;随着苯浓度的增加,ZnO材料的响应值也在不断增大,250℃时当苯质量浓度为100 mg/L时,ZnO材料的响应值达到14;同时ZnO传感材料对甲苯、二甲苯以及三甲苯也具有很好的气敏响应性能.