镍基复合材料的可控制备及其气敏性能研究

发布时间：2017-10-27 04:01

  本文关键词：镍基复合材料的可控制备及其气敏性能研究

  更多相关文章： α-Ni(OH)_2/CB复合材料 NiO/CuO复合材料 NO_2 气敏传感

【摘要】：本文采用简单的回流及水热等方法制备合成了高度介孔的三维花状α-Ni(OH)_2/碳黑(CB)复合材料和多孔的二维氧化镍复合氧化铜(NiO/CuO)纳米材料。首先,以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂,镍(Ni(NO_3)_2·6H_2O)为基底,引入沉淀剂尿素(CO(NH_2)_2),调控加入不同质量的碳黑(CB),首次合成了以碳黑复合Ni(OH)_2的三维多孔花状纳米结构。在室温条件下,对掺杂不同含量碳黑(CB)的样品进行了气敏性能检测,并重点探讨三维多级结构中三维花状纳米结构的形成机理和表面活性剂的作用,研究了三维多孔结构与NiOH层间结构对NO_2气敏性能的影响以及碳黑在复合材料中所起的作用。结果表明:三维花状结构是由α-Ni(OH)_2纳米薄片层层堆叠组装起来的,纳米片的SEM或TEM电镜结果,主要是指厚度,纳米粒子尺度、大小等。碳黑的高电导率以及材料的多孔结构使得复合材料的导电性能和气体的传输能力得到了显著的提高,进而有效的提高了材料对NO_2的气敏特性和使用寿命。其次,在不使用表面活性剂的条件下,利用水热-回流-煅烧的方法合成了二维片状多孔NiO复合CuO纳米材料。对纳米片生长过程的研究发现,通过调节镍铜比,可以使两种材料紧密而有效的结合,生成具有高比表面积的片状多孔结构;进而有效而快速的提高了电子转移效率。室温条件下对NO_2的气敏性能测试显示,NiCu_1复合材料对100ppm的NO_2响应为79.16%,响应时间为2s,最低检测限可达1ppm。综上所述,高度介孔的三维花状α-Ni(OH)2/CB复合材料和多孔二维NiO/CuO片层纳米材料,在室温下对NO_2气体具有高的灵敏度、快速的响应时间、较低的检测限和优秀的稳定性,在传感器领域具有潜在的应用价值。
【关键词】：α-Ni(OH)_2/CB复合材料 NiO/CuO复合材料 NO_2 气敏传感
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;X851
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 引言9-10
• 1.2 镍基纳米材料的概述10-14
• 1.2.1 镍基纳米材料的研究进展10-12
• 1.2.2 镍基纳米材料的合成方法介绍12-13
• 1.2.3 镍基纳米材料的应用13-14
• 1.3 碳黑简介14-16
• 1.3.1 碳黑的性质14
• 1.3.2 碳黑的研究进展14-15
• 1.3.3 碳黑的应用15-16
• 1.4 氧化铜概述16-19
• 1.4.1 氧化铜的结构16
• 1.4.2 氧化铜的制备方法16-18
• 1.4.3 氧化铜的应用18-19
• 1.5 气体传感器概述19-21
• 1.5.1 气体传感器的研究现状19
• 1.5.2 气敏传感器的工作原理19-20
• 1.5.3 气体传感器的应用与挑战20-21
• 1.6 研究意义和内容21-23
• 1.6.1 选题背景及研究意义21-22
• 1.6.2 论文的主要内容22-23
• 第2章 实验材料和表征方法23-29
• 2.1 实验试剂23-24
• 2.2 实验仪器24
• 2.3 表征方法及原理24-29
• 2.3.1 X射线粉末衍射(XRD)24-25
• 2.3.2 透射电子显微镜(TEM)25
• 2.3.3 扫描电子显微镜25
• 2.3.4 傅立叶变换红外光谱25-26
• 2.3.5 比表面积测试(BET)26
• 2.3.6 X射线光电子能谱(XPS)26
• 2.3.7 热重(TGA)26-27
• 2.3.8 电化学测试系统27
• 2.3.9 气敏性能测试27-29
• 第3章 α-Ni(OH)_2/CB材料合成及NO_2气敏性研究29-51
• 3.1 引言29-30
• 3.2 实验部分30-32
• 3.2.1 三维花状多孔镍基复合碳黑材料的合成30
• 3.2.2 三维花状多孔镍基复合碳黑材料的气敏测试30-32
• 3.3 结果与讨论32-49
• 3.3.1 样品的表征及分析32-41
• 3.3.2 NiCB材料材料的电化学性能测试41-43
• 3.3.3 NiCB材料NO_2气敏性能测试43-47
• 3.3.4 NiCB材料的气敏机理探讨47-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第4章 NiO/CuO复合材料的合成及NO_2气敏性能研究51-66
• 4.1 引言51
• 4.2 实验部分51-52
• 4.2.1 NiO/CuO复合材料的合成51-52
• 4.2.2 NiO/CuO复合材料对NO_2的气敏性能测试52
• 4.3 结果与讨论52-65
• 4.3.1 样品的表征与分析53-59
• 4.3.2 NiO/CuO复合材料的电化学性能测试59-61
• 4.3.3 NiO/CuO复合材料对NO_2气敏性能的研究61-64
• 4.3.4 NiO/CuO复合材料的气敏机理讨论64-65
• 4.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间发表的学术论文76

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