二氧化锡纳米材料的制备及其气敏性能研究

发布时间：2020-06-24 14:16

【摘要】：二氧化锡(Sn O2)是一种重要的宽带隙n型半导体材料,其禁带宽度Eg=3.6e V,是一种重要的功能材料。而纳米尺度的Sn O2材料因其具有特殊的光电特性和良好的机械、催化、光敏、气敏性能而受到极大的关注,在气敏元器件,储氢材料,透明光电极,太阳能电池等方面有着广阔的应用价值。因此,对Sn O2纳米材料的制备和性质的研究始终是当今科研界的热点课题。目前,有研究表明,开发和设计具有多孔结构、大比表面积的氧化物半导体,是改善材料化学传感特性的有效方案之一。本论文以多孔Sn O2纳米材料的制备为主线,分别采用软模板法和硬模板法合成了不同形貌的Sn O2纳米材料,并对其气敏性能进行了研究。另外,本论文还分别采用水热法成功地合成了锡酸锌(Zn2Sn O4)纳米材料。主要研究结果如下:1.采用软模板法,利用四氯化锡(Sn C l4?5H2O)为锡源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,合成介孔Sn O2纳米材料,并考察了不同的煅烧温度对所合成材料的形貌及气敏性能的影响。结果表明,400℃煅烧条件下合成的介孔Sn O2材料具有良好的结晶度。而在200℃煅烧条件下合成的介孔Sn O2材料呈现出了良好的响应和恢复性能,与Sn O2纳米颗粒相比呈现出了更好的气敏灵敏度。同时,在200℃的气敏测试温度下,与CO,H2,汽油和丙酮比较中,本实验合成的介孔Sn O2材料对乙醇具有良好的选择性。2.采用硬模板法,以自制的介孔二氧化硅(MCM-41)为硬模板,氯化亚锡(Sn Cl2?2H2O)为锡源,通过浸渍法合成Sn O2纳米颗粒。本实验制备的Sn O2纳米颗粒气敏测试的最佳温度为160℃,对乙醇具有良好的选择性,随着气体浓度的提高,气敏的灵敏度也逐步递增,且气敏的稳定性较好。3.分别利用两种不同的锡源,通过考察水热反应温度、不同碱源、p H值和表面活性剂等一系列实验参数,最终得到了Zn2Sn O4纳米材料的最优合成条件。以五水合氯化锡(Sn Cl4?5H2O)为锡源时,与醋酸锌(Zn(Ac)2?2H2O)反应,对反应温度的要求比较高,在200℃的高温水热条件下才能合成出较纯相的Zn2Sn O4。以锡酸钠(Na2Sn O3?3H2O)为锡源时,与醋酸锌(Zn(Ac)2?2H2O)反应,对反应温度的要求相对比较低,在160-180℃的水热条件下就能合成出纯相的Zn2Sn O4,且与前一种产品相比,形貌更为均一。
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ134.32;TB383.1


本文编号：2727968