生物质碳模板法可控制备钴基复合材料及气敏性能研究

发布时间：2020-12-05 10:46

　　NH₃是一种重要的化工原料,也是一种极易引起环境污染的有毒气体。为了准确监测不同环境中的NH₃,NH₃传感器制造中气敏材料的选择,特别是常温条件工作的气敏材料,成为了开发的关键。目前我国国内的生物质资源丰富,但是对它们的综合利用率较低,因此对其综合利用使其成为绿色能源或是有效材料成为了众多学科研究的热点。本研究中我们用生物质材料汉麻秆为原材料,经过碳化处理等过程后可以得到以介孔为主的生物质碳材料,并以此为硬模板,以金属氧化物半导体Co₃O₄为主体从构建复合材料方面入手合成了Ni-Co-O和In₂O₃-Co₃O₄复合材料。对合成的材料使用了XRD、BET、SEM、TEM和XPS进行了表征和分析,研究了它们的组成、结构、形貌、比表面积、金属原子价态、氧物种种类和浓度分布等。此外,用合成的纳米结构材料组装了NH₃传感器,并对其在目标气体选择性、气敏响应与响应时间、响应与浓度之... 

【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Co3O4的尖晶石结构

比表面积和孔结构对材料的性能有直接影响。根据 IUPAC 对孔径的定义可以分为微孔(d < 2 nm)、介孔(2 nm < d < 50 nm)和大孔(50 nm < d)[146,147]。本文采用 N2吸附-脱附法进行比表面测量，其实验过程是在 77K、一定压力作用下，测量物理吸附的气体分子的平衡吸附量[148]，然后根据测定的平衡吸附量计算出被测样品的比表面积等相关物理量。本论文使用的是 Micromeritics Instrument 公司生产的TriStarⅡ3020 型高性能多通道全自动比表面与孔隙分析仪。2.3.7 传感器组装与气敏性能测试薄膜传感器的制作过程如图 2-1。在薄膜传感器的制作过程中首先取 1 mg 的样品超声分散于 1mL 的无水乙醇溶液中形成悬浮液，之后移取 0.05mL 悬浮液滴于金叉指电极表面，最后将其于 60oC 下干燥 5 h 即可。

黑龙江大学硕士学位论文图 2-2 为气敏测试装置图。测试前用真空泵将气室中的杂质气体抽掉，待测系统趋于稳定之后使用微量注射器将目标气体由高浓度至低浓度分若干次注入气室，待气敏原件电阻值趋于稳定之后使用真空泵将目标气体排出并导入空气，使气敏原件回归至初始状态，完成一个浓度循环的检测。实验测试浓度分别为 1050、30、10、5、3、1、0.5、0.3、0.1ppm。实验测试温度为室温，相对湿度约为 ~ 30%。气敏灵敏度计算公式为(2-其中 Rg为气敏原件在目标气体中的电阻值(Ω)，Ra为气敏原件在空气中的电阻值(Ω)。所有传感器对待测气体的响应时间按各自阻值从注气到达稳定值的 85%所用的时间进行计算的。gaRSR


本文编号：2899330