Sm掺杂量对水热法合成气敏材料SnO 2 纳米结构性能的影响
发布时间：2021-11-02 00:59
本文采用水热法制备SnO2纳米结构,采用Sm对其进行掺杂处理,并检测了材料的组织及气敏特性。结果表明:Sm掺杂前后,试样中均形成了具有良好结晶结构的SnO2;掺杂稀土Sm对纳米棒生长具有明显的抑制作用,掺杂4%与6%Sm的产物晶相结构中生成了Sm2Sn2O7相,掺杂6%Sm时形成的纳米棒尺寸变得更加细小;随着掺杂Sm的原子分数增大,元件测试异丙醇的灵敏度不断提升;SnO2在空气中发生老化导致SnO2阻值降低,表现出优异的气敏特性。
【文章来源】：粉末冶金工业. 2020,30(01)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
元件测试电路结构
图2为加入Sm元素原子分数分别为0、2%、4%、6%时气敏材料SnO2纳米结构的XRD测试图谱，可观察到，掺杂前后都形成了尖锐的反射峰，表明试样中具有良好结晶结构的SnO2，与标准图谱对比可知，掺杂后形成了与金红石型SnO2具有相同结构的产物。稀土加入量为2%时，试样晶体结构仍属于SnO2结构，未生成新衍射峰，表明Sm3+已溶入到了SnO2金红石结构中，未使SnO2晶体结构发生变化。含有4%与6%Sm的产物晶相结构中生成了Sm2Sn2O7相，可能是由于Sm加入量增大后，SnO2达到了饱和状态，多余Sm原子与SnO2反应生成新的Sm2Sn2O7相。同时，加入Sm掺杂的试样比未加入Sm的试样出现了（002）晶面衍射峰强度减小的现象，由此可以推断，加入稀土元素会减弱试样晶体点阵的有序性。同时，稀土Sm对SnO2的掺杂对晶粒生长起到抑制作用。图3为加入6%Sm的气敏材料SnO2纳米结构的XRD图谱，由图可知，试样表面除了含有O与Sn两种元素，还检测出Sm元素，表明稀土元素Sm已掺入SnO2内。测试发现，实际Sm原子分数仅为0.74%，低于设定的掺杂量，原因可能是掺杂阶段稀土Sm和SnO2前驱体溶液并未均匀混合，存在部分团聚的现象，造成实际测试结果偏低。
图3为加入6%Sm的气敏材料SnO2纳米结构的XRD图谱，由图可知，试样表面除了含有O与Sn两种元素，还检测出Sm元素，表明稀土元素Sm已掺入SnO2内。测试发现，实际Sm原子分数仅为0.74%，低于设定的掺杂量，原因可能是掺杂阶段稀土Sm和SnO2前驱体溶液并未均匀混合，存在部分团聚的现象，造成实际测试结果偏低。图4为掺杂后的SnO2纳米结构的SEM微观形貌。未添加Sm的试样中可以清晰看到SnO2纳米结构为六瓣花瓣状，纳米花发生了轻微团聚，同时在花瓣表面生成了较多细小纳米棒。随着Sm掺杂量的增加，SnO2纳米结构中纳米棒尺寸变得更加细小，掺杂稀土Sm对纳米棒生长产生了明显的抑制，从而获得更大的比表面，提升气敏测试精度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/SnO2纳米纤维复合材料的制备及吸波性能的研究[J]. 周小文,王志国,王倩,贾立颖,许琛,黄可淼,胡国辉,熊君,刘荣明,李炳山. 金属功能材料. 2019(02)
[2]多孔过渡金属化合物纳米材料研究进展[J]. 段嗣斌,成明,王荣明. 金属功能材料. 2018(06)
[3]SnO2/Bi2MoO6复合光催化剂的制备及可见光催化性能研究[J]. 刘海津,杜翠伟,魏丹丹,宿于朝,王瑜谦. 河南师范大学学报(自然科学版). 2018(05)
[4]Y,Zr,Nb掺杂SnO2电子结构的第一性原理研究[J]. 伏春平,孙凌涛. 原子与分子物理学报. 2018(05)
[5]花状SnO2纳米棒阵列的制备与气敏性能研究[J]. 杜国芳,蔡彦,单长吉,艾鹏,马殿旭. 电子元件与材料. 2018(06)
[6]SnO2光催化材料的研究进展[J]. 李俊,贾庆明,姚凯利,苏岚. 化工新型材料. 2018(06)
[7]In掺杂含氧空位的SnO2的第一性原理研究[J]. 雷博程,夏桐,刘丹枫,刘桂安,赵璨,张丽丽. 伊犁师范学院学报(自然科学版). 2018(02)
[8]SnO2传感器表面微结构的调控及其气敏性能研究[J]. 周祥青,李梓蒙,刘晨,詹奇翔. 云南化工. 2018(04)
[9]SnO2-Zn2SnO4与SrTiO3压敏-电容双功能陶瓷电学性能对比研究[J]. 臧国忠,王晓飞,李立本,王丹丹. 功能材料. 2018(04)
[10]C-Nb共掺杂SnO2电子结构的第一性原理研究[J]. 张东,伏春平,夏继宏. 原子与分子物理学报. 2018(02)
本文编号：3471030
【文章来源】：粉末冶金工业. 2020,30(01)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
元件测试电路结构
图2为加入Sm元素原子分数分别为0、2%、4%、6%时气敏材料SnO2纳米结构的XRD测试图谱，可观察到，掺杂前后都形成了尖锐的反射峰，表明试样中具有良好结晶结构的SnO2，与标准图谱对比可知，掺杂后形成了与金红石型SnO2具有相同结构的产物。稀土加入量为2%时，试样晶体结构仍属于SnO2结构，未生成新衍射峰，表明Sm3+已溶入到了SnO2金红石结构中，未使SnO2晶体结构发生变化。含有4%与6%Sm的产物晶相结构中生成了Sm2Sn2O7相，可能是由于Sm加入量增大后，SnO2达到了饱和状态，多余Sm原子与SnO2反应生成新的Sm2Sn2O7相。同时，加入Sm掺杂的试样比未加入Sm的试样出现了（002）晶面衍射峰强度减小的现象，由此可以推断，加入稀土元素会减弱试样晶体点阵的有序性。同时，稀土Sm对SnO2的掺杂对晶粒生长起到抑制作用。图3为加入6%Sm的气敏材料SnO2纳米结构的XRD图谱，由图可知，试样表面除了含有O与Sn两种元素，还检测出Sm元素，表明稀土元素Sm已掺入SnO2内。测试发现，实际Sm原子分数仅为0.74%，低于设定的掺杂量，原因可能是掺杂阶段稀土Sm和SnO2前驱体溶液并未均匀混合，存在部分团聚的现象，造成实际测试结果偏低。
图3为加入6%Sm的气敏材料SnO2纳米结构的XRD图谱，由图可知，试样表面除了含有O与Sn两种元素，还检测出Sm元素，表明稀土元素Sm已掺入SnO2内。测试发现，实际Sm原子分数仅为0.74%，低于设定的掺杂量，原因可能是掺杂阶段稀土Sm和SnO2前驱体溶液并未均匀混合，存在部分团聚的现象，造成实际测试结果偏低。图4为掺杂后的SnO2纳米结构的SEM微观形貌。未添加Sm的试样中可以清晰看到SnO2纳米结构为六瓣花瓣状，纳米花发生了轻微团聚，同时在花瓣表面生成了较多细小纳米棒。随着Sm掺杂量的增加，SnO2纳米结构中纳米棒尺寸变得更加细小，掺杂稀土Sm对纳米棒生长产生了明显的抑制，从而获得更大的比表面，提升气敏测试精度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯/SnO2纳米纤维复合材料的制备及吸波性能的研究[J]. 周小文,王志国,王倩,贾立颖,许琛,黄可淼,胡国辉,熊君,刘荣明,李炳山. 金属功能材料. 2019(02)
[2]多孔过渡金属化合物纳米材料研究进展[J]. 段嗣斌,成明,王荣明. 金属功能材料. 2018(06)
[3]SnO2/Bi2MoO6复合光催化剂的制备及可见光催化性能研究[J]. 刘海津,杜翠伟,魏丹丹,宿于朝,王瑜谦. 河南师范大学学报(自然科学版). 2018(05)
[4]Y,Zr,Nb掺杂SnO2电子结构的第一性原理研究[J]. 伏春平,孙凌涛. 原子与分子物理学报. 2018(05)
[5]花状SnO2纳米棒阵列的制备与气敏性能研究[J]. 杜国芳,蔡彦,单长吉,艾鹏,马殿旭. 电子元件与材料. 2018(06)
[6]SnO2光催化材料的研究进展[J]. 李俊,贾庆明,姚凯利,苏岚. 化工新型材料. 2018(06)
[7]In掺杂含氧空位的SnO2的第一性原理研究[J]. 雷博程,夏桐,刘丹枫,刘桂安,赵璨,张丽丽. 伊犁师范学院学报(自然科学版). 2018(02)
[8]SnO2传感器表面微结构的调控及其气敏性能研究[J]. 周祥青,李梓蒙,刘晨,詹奇翔. 云南化工. 2018(04)
[9]SnO2-Zn2SnO4与SrTiO3压敏-电容双功能陶瓷电学性能对比研究[J]. 臧国忠,王晓飞,李立本,王丹丹. 功能材料. 2018(04)
[10]C-Nb共掺杂SnO2电子结构的第一性原理研究[J]. 张东,伏春平,夏继宏. 原子与分子物理学报. 2018(02)
本文编号：3471030
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