甘露[1]2012年在《纳米二氧化锡气敏薄膜的研究》文中研究说明用二氧化锡材料制备的气体传感器因具有灵敏度高、寿命长、稳定性好、耐腐蚀性强、结构简单、成本低、机械性能良好、可直接输出电信号等优点,早已获得了广泛的应用。随着气体传感器市场需求的不断发展,除了需要进一步研制气敏性能优异的传感器外,传感器的小型化、集成化也是十分必要的。为了便于气体传感器的小型化和集成化,薄膜型气体传感器是研究的重点。本文以纳米二氧化锡薄膜为基础,尝试从掺杂改性和改变薄膜微结构,这两个方面来改善其气敏性能。本文的主要研究内容与结果如下：以氯化亚锡为原料,采用了溶胶-凝胶浸渍提拉法制备了纳米二氧化锡薄膜。所得薄膜由平均粒径为25.9 nm的具有四方相金红石结构的二氧化锡晶粒组成。薄膜在氧化铝基片上是连续的,仅存在少量裂纹和孔洞。通过系统测试其对硫化氢的气敏性能,发现：其灵敏度随着硫化氢气体浓度的增加而非线性增大；其对硫化氢的灵敏度随着工作温度的上升,先增后降,最佳工作温度为100℃。为了进一步提高纳米二氧化锡薄膜对硫化氢的灵敏度,降低气敏薄膜的工作温度,在二氧化锡中分别掺入了CuO、NiO、Bi2O3叁种P型金属氧化物半导体。实验表明仅掺入1 at%的Cu2+、Ni2+、Bi3+,就可以极大的提高纳米二氧化锡薄膜对硫化氢的灵敏度,而且气敏薄膜的最佳工作温度也由不掺杂时的100℃下降到75℃。P型金属氧化物半导体的掺杂量会影响纳米薄膜气敏元件对硫化氢的灵敏度。总体来说,掺杂量为2 at%的CuO-SnO2纳米薄膜气敏元件的灵敏度最高,其在75℃的工作温度下,对68.5 ppm硫化氢气体的灵敏度为1220。掺杂P型金属氧化物半导体,虽然极大地提高了纳米二氧化锡气敏薄膜对硫化氢的灵敏度,降低了最佳工作温度,但并未改善气敏薄膜的恢复特性。因已有研究表明多孔结构可缩短气敏元件的响应恢复时间,故尝试以含碳多聚糖微球为造孔剂,制备了大孔纳米二氧化锡薄膜。相比普通纳米二氧化锡薄膜元件,大孔纳米二氧化锡薄膜元件对硫化氢气体的灵敏度略有提高,响应时间略有缩短,恢复时间得到了极大的改善。根据二氧化锡气体传感器的工作机理,从理论上对纳米二氧化锡薄膜硫化氢气敏特性的测试结果进行了解释。利用纳米二氧化锡薄膜表面氧的吸附量随温度的变化,解释了纳米薄膜元件存在最佳工作温度的原因。利用纳米二氧化锡薄膜表面吸附氧和硫化氢气体的反应式,得出了纳米薄膜元件的灵敏度与硫化氢气体浓度的1/2次方成正比。
胡盛华[2]2004年在《二氧化锡基硫化氢气敏材料的改性研究》文中进行了进一步梳理本文回顾了硫化氢气体测定方法的历史和发展，描述了气敏传感器的研究历程以及硫化氢半导体气敏传感器的研究现状。实验选择了目前新兴的熔胶凝胶法制备了烧结型和薄膜型SnO_2基硫化氢气敏传感器，并对溶胶凝胶法做了一定的改进，使操作过程变得简单，制得的溶胶稳定性好。利用实验室的六通道数字计录仪和电脑实现了对电压的连续监测。实验采用测汞仪辅助测定硫化氢气体浓度的方法研究SnO_2基硫化氢气敏传感器的性能。一定程度上解决了静态法硫化氢浓度的控制问题。对实验制得的掺杂Cu的SnO_2基半导体硫化氢传感器在较低温度下的敏感性能进行了测定，说明其具有良好的敏感性能。同时我们发现水蒸气、氨气对传感器阻值的影响在工作温度达到一定值时可以忽略。借助影象分析仪、XRD、AFM等分析手段分析了传感器的表面形貌、晶态和组成等。发现溶胶法制得的薄膜具有网状结构；在XRD图谱上无CuO的痕迹，也没有和氧化锡结合形成新的晶态物质，掺杂的Cu以单质形态存在。本实验建立了一套适合本实验室的研究方法。最后对静电自组装法制备敏感薄膜进行了一定的尝试。说明了静电自组装法是一种简单方便，操作性很强的方法，为实验室进一步开展这方面的研究工作奠定基础。最后针对本文的一些发现，对硫化氢传感器的发展做出了展望。
倪晓芳[3]2006年在《纳米二氧化锡制备及其气固界面性能的研究》文中进行了进一步梳理在调研有关文献基础上，综述了关于气敏传感器的发展历史以及SnO_2半导体气敏传感器研究情况等内容。为了改善SnO_2半导体气敏传感器的性能和拓展它的测试应用范围，提出自制纳米SnO_2和Zn掺杂纳米SnO_2材料，并用它们制作成气敏元件，测试所得气敏元件对叁甲胺气体的气敏性能的研究课题。叁甲胺(TMA)气体是主要的恶臭物质之一，用高灵敏度的气体传感器快速、方便测定叁甲胺气体在环境监测和保护中具有重要的意义。本研究内容由以下四部分组成： 选用凝胶网格法和均相沉淀法制备纳米SnO_2。与凝胶网格法相比，均相沉淀法具有方法简单、产率大的特点，因此，本实验确定采用均相沉淀法制备纳米SnO_2和Zn掺杂SnO_2。实验考察了反应物配比、反应时间、分散剂浓度对纳米材料制备的影响关系，确定反应物SnCl_4和尿素的摩尔比为1：20、反应时间为8小时、分散剂聚乙二醇4000(PEG4000)为5wt％的优化反应条件。制备得到了纳米SnO_2材料。另外，在纳米SnO_2制备的同时进行Zn掺杂，制得Zn掺杂含量X_(Zn)分别为1％、2％、3％的SnO_2材料。 用SEM、XRD对上述材料进行了表征，并分别测定了它们的等电点。结果表明，凝胶网格法的平均产率为51.5％，所得SnO_2的二次粒径为60nm左右；均相沉淀法的平均产率为82.3％，所得β-SnO_2的一次粒径在8nm左右，二次粒径在80nm左右，SnO_2掺杂Zn后能形成部分2ZnO·SnO_2粒子，为尖晶石构型；SnO_2粒子和Zn掺杂SnO_2粒子在水溶液中均带负电荷，它们的等电点在pH3.07—pH3.36之间。结果表明通过这两种方法制备的粒子都属于纳米级，大小均一，分散均匀。 将自制的纳米SnO_2及Zn掺杂SnO_2材料，研磨后涂在陶瓷管电极上，经过活化和老化，制成旁热式气敏元件，在气敏测试系统中测试各气敏元件在空气中的电阻R_a和在含TMA气氛中的电阻R_g，并由此求出其灵敏度S。结果表明：室温下SnO_2和Zn摩尔含量掺杂为1％的SnO_2气敏材料制成的气敏元件对TMA气体有良好的响应性；100℃下，所有气敏材料制成的气敏元件都能对TMA气体有良好的响应性。气敏元件的最大灵敏度在4-31之间，最大灵敏度时TMA浓度在6.9μg／L-52.0μg／L之间，检测TMA最小浓度为1.7μg／L，响应时间约为80s，恢复时间约为20s。以上结果表明SnO_2及Zn掺杂SnO_2气敏元件对TMA有良好的响应性。并且采用稀硫酸溶液吸收TMA气体，在离子色谱仪上，测试分析得实验用TMA气体的浓度是1.52g／L。 通过拉膜仪，在导电玻璃基板上制备了较好的SnO_2—AALB膜，研究了其表面压π—膜面积A曲线，通过AFM表征制备的膜。可以看到SnO_2—AA能形成较
郑安博[4]2018年在《二氧化锡—氧化铁复合薄膜的制备与气敏性能研究》文中研究表明SnO_2是一种非常优异的气体敏感材料,目前在气体传感器中的使用较为广泛。材料在气体敏感特性方面的提升,能够通过掺杂、形貌变化等手段实现。叁维立体的结构可以增加材料表面吸附面积,进而实现气体敏感特性的提升。本文研究了SnO_2-Fe_2O_3复合材料的制备过程及其对乙醇气体敏感性能的影响。首先采用水热合成方法分别制备花状SnO_2材料、Fe_2O_3纳米颗粒。为了解决材料与衬底之间附着性不好的问题,本文将两种材料加入到制备好的Fe(OH)_3胶体后通过旋涂工艺涂覆在陶瓷片衬底上,经过退火处理制备复合材料。采用在气敏材料上蒸镀铝叉指电极的手段分别制备了基于花状SnO_2材料的气敏元件以及基于SnO_2-Fe_2O_3复合材料的气敏元件,对于两种材料分别进行了乙醇气体的气体敏感测试。经测试,对于300ppm的乙醇气体,花状SnO_2气敏材料的最佳工作温度为250℃,而SnO_2-Fe_2O_3复合材料最佳工作温度为300℃;工作温度为250℃时,花状SnO_2材料对300ppm乙醇的灵敏度为38.5,而300℃时SnO_2-Fe_2O_3复合材料为43.5;另外SnO_2-Fe_2O_3复合材料对乙醇气体具有响应(10s)与恢复时间(17s)短以及选择性良好的优点。通过分析总结出SnO_2-Fe_2O_3复合材料对乙醇具有良好的气敏性能。
陈路呀[5]2014年在《基于石墨烯或类石墨氮化碳复合光催化剂的制备、表征及其光催化性能的研究》文中提出环境污染与能源危机是当今人类所面临的两个重大问题。光催化技术作为一门新兴的催化技术，为人类解决环境污染与能源危机提供了可能。光催化剂在光降解有机污染物、光解水制氢等方面表现出了广阔的应用前景。然而，单一组份光催化剂的太阳能利用率低下，光生电子-空穴复合率高，量子效率低以及催化剂回收困难等问题限制了其应用。因此，通过对光催化剂进行改性，拓展其光吸收范围以实现对太阳能的充分利用，抑制光生载流子复合，提高其催化活性，已成为材料、化学与环境等学科的研究热点。层状结构材料如石墨烯以及类石墨氮化碳等具有优异的物理、化学性质而受到科研工作者的广泛关注。以石墨烯与类石墨氮化碳作为载体材料，构筑纳米复合光催化材料，不仅可保留各自的优异性能，而且还可能产生协同效应。金属氧化物与石墨烯构筑的复合光催化剂能够提高材料的导电性能与吸附性能，从而提高光催化活性。此外，类石墨氮化碳上负载氧化物之后，能够有效地抑制其光生电子-空穴复合。本论文主要是基于石墨烯或类石墨氮化碳复合光催化剂的制备、表征及光催化性能的研究，主要内容如下：(1)采用水热法以及水-乙醇混合溶剂热法，分别了制备了石墨烯负载SnO2纳米棒以及负载SnO2纳米片复合材料。通过XRD、电镜、XPS以及TGA等多种表征手段对复合物体系的组成﹑形貌以及光催化性质进行了表征分析。相比于P25与单独SnO2，复合材料对RhB的降解具有更高的催化活性。通过分析电化学阻抗谱与紫外-可见光谱，探讨了材料催化性能增强的原因。石墨烯与SnO2之间的协同效应，使该复合物导电性能以及对染料RhB的吸附性能大大提高。(2)采用热缩聚方法，以叁聚氰胺与SnO2纳米颗粒为反应原料，成功地制备了SnO2/g-C3N4复合物。该复合物在可见光下对RhB具有良好的催化活性，其表观动力学常数为1.37h-1，是单独g-C3N4的4.54倍。光催化机理实验表明，该复合物对RhB的降解主要是通过空穴的氧化作用实现的，并且在体系中排除了光敏化现象。与此类似的，采用分两步制备了氮化碳负载SnO2纳米颗粒复合物，该复合物能够有效的保持了热处理后g-C3N4的大比表面积。同时，所合成的材料可以较容易的回收与重复使用。(3)通过对热缩聚法制备的g-C3N4进行热处理，其比表面积大大增加。以热处理后的g-C3N4与硝酸铟为原料，机械混合后煅烧得到了氮化碳负载In2O3纳米颗粒复合物。分别利用XRD、DRS、SEM、TEM以及BET等手段对材料的组成、光学性质、形貌以及比表面积进行了表征与分析。该复合物在可见光下不仅对有色染料RhB，同时对于无色的4-硝基酚也具有很高的催化降解活性。光催化机理实验表明，该复合物对RhB的降解主要是通过空穴与超氧自由基的氧化作用实现的。(4)基于氮化碳与半导体材料的物理化学特性和相对能带位置，设计并制备了BaTiO3/g-C3N4复合物。BaTiO3导带电位负于RhB的激发态电位，该复合物可以避免在降解RhB过程中出现光敏化现象。同时相比于SnO2，BaTiO3的导带位置足够负，能够与溶解氧发生反应生成其它氧化物种，进而更加有效地利用这部分电子，使其参与光催化反应。总之，异质结光催化材料有效地解决了光催化剂的可见光吸收和光催化过程中的光生电子空穴分离的问题，开辟了一条探索新型高效可见光光催化材料的新途径。
参考文献：
[1]. 纳米二氧化锡气敏薄膜的研究[D]. 甘露. 华中科技大学. 2012
[2]. 二氧化锡基硫化氢气敏材料的改性研究[D]. 胡盛华. 华东师范大学. 2004
[3]. 纳米二氧化锡制备及其气固界面性能的研究[D]. 倪晓芳. 华东师范大学. 2006
[4]. 二氧化锡—氧化铁复合薄膜的制备与气敏性能研究[D]. 郑安博. 黑龙江大学. 2018
[5]. 基于石墨烯或类石墨氮化碳复合光催化剂的制备、表征及其光催化性能的研究[D]. 陈路呀. 华南理工大学. 2014