多孔SnO-,2-納米材料與CNTs基復(fù)合納米材料的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、隨著人類對(duì)自身生存環(huán)境要求的提高,人類對(duì)有毒和可燃?xì)怏w的檢測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警的要求也就越來(lái)越高。而有毒氣體和可燃?xì)怏w的檢測(cè)則依賴于高品質(zhì)的氣敏傳感器的開發(fā)。如何從根本上改善氣敏傳感器的靈敏度與選擇性,實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物的低檢測(cè)極限和定性識(shí)別依然是目前傳感器研究的熱點(diǎn)之一。氣敏材料是氣敏傳感器的核心部件,因此氣敏材料的合成及其氣敏性能的研究顯得越發(fā)重要。納米材料的出現(xiàn)以及納米科技的發(fā)展為傳感器性能的改善提供了新的契機(jī)。近年來(lái),具有多孔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧

2、化物納米材料以及碳納米管(CNTs)基復(fù)合材料因其具有更大的活性表面積而倍受關(guān)注。因此合成具有多孔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體氧化物納米材料與CNTs基復(fù)合納米材料來(lái)制作氣敏元件,對(duì)提高傳感器敏感性能具有非常重要的意義。針對(duì)以上問(wèn)題,本文主要研究了以幾個(gè)部分:
　　 (1)采用一種簡(jiǎn)單的溶劑熱途徑,使用DMF與水的混合物作為溶劑,通過(guò)改變DMF與水的體積比,制備了多孔的SnO2納米片、納米球與空心核殼球狀結(jié)構(gòu)。分別采用透射射電鏡(TEM)、紅外

3、光譜(FT-IR)、比表面積孔徑分析儀和X射線衍射(XRD)等分析測(cè)試手段對(duì)樣品的形貌、晶相組成及微觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了表征。氣敏性能測(cè)試表明3種結(jié)構(gòu)的氣敏材料,都展示了較好的氣敏性能,其中SnO2納米片則展示了對(duì)乙醇蒸汽較好的選擇性,SnO2多孔球則顯示了對(duì)丙酮、甲苯、四氫呋喃和二氯甲烷蒸汽更高的靈敏度,而SnO2空心核殼結(jié)構(gòu)顯示對(duì)乙醇,甲醇蒸汽最高的靈敏度。
　　 (2)采用簡(jiǎn)單的陽(yáng)離子表面活性劑誘導(dǎo)原位聚合方法成功制備了新穎的

4、具有針狀結(jié)構(gòu)的聚苯胺(PANI)包覆多壁碳納米管(MWCNTs)的分級(jí)納米結(jié)構(gòu)材料。分別采用紅外光譜(FT-IR)、紫外可見(UV-Vis)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、熱重(TG)、氣敏測(cè)試等分析測(cè)試手段對(duì)PANI/MWCNT的組成、形貌、微觀結(jié)構(gòu)特征、熱穩(wěn)定性和氣敏測(cè)性能進(jìn)行了表征和測(cè)試。結(jié)果表明,在MWCNTs上均勻包覆了約20nm厚的針狀PANI,該材料制備的氣敏元件在室溫下對(duì)NH3的靈敏度,重復(fù)性明顯好于單純PAN

5、I,靈敏度也高于相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道合成的非針狀PANI包覆的PNAI/MWCNT。
　　 (3)使用硫代乙酰胺,醋酸鎘為原料在60℃條件下,通過(guò)超聲輔助濕法合成了CdS/MWCNT納米復(fù)合物。采用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線能譜(EDS)、選區(qū)電子衍射(SAED)和X射線衍射(XRD)等分析測(cè)試手段對(duì)樣品的形貌、晶相組成及微觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:CdS納米粒子為立方相的,均勻的包覆在多壁碳納米管(MWCNT