锡基纳米复合材料的制备及气敏性能研究

发布时间：2017-08-22 12:37

  本文关键词：锡基纳米复合材料的制备及气敏性能研究

  更多相关文章： 二氧化锡 铟掺杂 铜掺杂 NO_x 气敏传感

【摘要】：现如今,空气污染越来越严重,为了人们的身体健康和生命安全,检测和监控空气中的有毒有害气体势在必行。因此本文通过实验方法为溶剂热法制备三维花状结构的SnO2,然后以此作为基底进行掺杂金属氧化物进行改性SnO2为气体敏感材料进行研究,从而达到提高气敏材料选择性和灵敏度的目的。首先,通过溶剂热的方法,制备出了呈三维花状的二氧化锡气敏材料,在室温下对其NOx气体的气敏性能进行了研究表明:当锡源加入量为0.5 g时,三维花状二氧化锡被发现拥有优异的气敏性能,对97 ppm的NOx的气体响应最快,为9.3 s,灵敏度可以达到14.85,最低检测线为0.485 ppm。其次,通过溶剂热的方法,对二氧化锡进行加入铟的掺杂,合成出SIF系列样品。通过扫描电镜、投射电镜、XRD以及电化学实验等测试手段,对于气敏传感材料SIF系列进行表征。经过检测之后发现,随着铟源的引入,对于氮氧化物SIF系列样品可以得到更高的气敏性能对比纯SnO2。实验中测定当掺杂量为50:1时,SIF-2具有较低的对于氮氧化物的检测,为0.097 ppm,对97 ppmNOx的灵敏度提高到33。最后,利用铜掺杂改性的二氧化锡(SCF),当掺杂量为30:1时,所得样品灵敏度可以提高到90.05.响应时间为16.6 s。在同Cu掺杂之后,气敏性能是由于P-N结和肖特基势垒之间的转换和增强,同时影响了吸附氧和异质结。这样形成的异质结构会促进材料内部以及材料对于气体分子之间的电子转换,从一定程度上增加了气体敏感材料的特性。通过溶剂热法合成的二氧化锡以及对其进行掺杂改性的气敏材料。在室温下,对于氮氧化物气体的二氧化锡气体传感器具有非常快速的响应,因此在传感器领域中具有重要的应用。
【关键词】：二氧化锡 铟掺杂 铜掺杂 NO_x 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;X831
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-25
• 1.1 引言9
• 1.2 气体传感器的概述9-16
• 1.2.1 气敏传感器的发展概况10-11
• 1.2.2 气敏传感器的分类11-12
• 1.2.3 气敏传感器的工作原理12-15
• 1.2.4 气敏传感器性能提高方法15-16
• 1.3 二氧化锡的概述16-22
• 1.3.1 二氧化锡的研究进展17-18
• 1.3.2 二氧化锡的合成方法介绍18-20
• 1.3.3 二氧化锡的应用20-22
• 1.4 NO_x气体敏感器研究分析22-23
• 1.5 选题背景及依据23-24
• 1.6 本论文的研究内容24-25
• 第2章 实验材料和表征方法25-33
• 2.1 实验试剂25-26
• 2.2 实验仪器26
• 2.3 表征方法26-33
• 2.3.1 X射线衍射技术 (XRD)26-27
• 2.3.2 扫描电子显微镜 (SEM)27
• 2.3.3 透射电子显微镜(TEM)27-28
• 2.3.4 比表面积测试 (BET)28
• 2.3.5 X射线光电子能谱 (XPS)28
• 2.3.6 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)28-29
• 2.3.7 电化学测试系统29-30
• 2.3.8 气敏性能测试30-33
• 第3章 二氧化锡纳米花的合成及NO_x气敏性研究33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 实验部分33-34
• 3.2.1 二氧化锡气体敏感材料的合成33-34
• 3.2.2 二氧化锡气体敏感材料NO_x气敏性测试34
• 3.3 结果与讨论34-46
• 3.3.1 二氧化锡纳米花样品的表征及分析34-40
• 3.3.2 二氧化锡纳米粒子气敏材料NO_x气敏性能分析40-44
• 3.3.3 气敏机理探讨44-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 铟掺杂二氧化锡纳米材料的合成及NO_x气敏性研究47-65
• 4.1 引言47
• 4.2 实验部分47-48
• 4.2.1 铟掺杂二氧化锡纳米花的合成47-48
• 4.2.2 铟掺杂二氧化锡纳米花对NO_x的气敏性测试48
• 4.3 结果和讨论48-64
• 4.3.1 SIF样品的表征及分析48-57
• 4.3.3 SIF复合材料NO_x气敏性能分析57-62
• 4.3.4 气敏机理探讨62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第5章 氧化铜掺杂二氧化锡纳米材料的合成及NO_x气敏性研究65-81
• 5.1 引言65-66
• 5.2 实验部分66-67
• 5.2.1 氧化铜掺杂二氧化锡纳米材料(SCF)的合成66
• 5.2.2 氧化铜掺杂二氧化锡复合材料的NO_x的气敏性测试66-67
• 5.3 结果和讨论67-80
• 5.3.1 氧化铜掺杂的二氧化锡样品的的结构及表征67-73
• 5.3.3 氧化铜掺杂二氧化锡纳米材料NO_x气敏性能分析73-78
• 5.3.4 气敏机理探讨78-80
• 5.5 本章小结80-81
• 结论81-82
• 参考文献82-95
• 致谢95-96
• 攻读学位期间发表论文96

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘生;李姗;曹明;李树静;杜占;郑建旭;蒋登高;;聚苯胺/钨硅酸复合材料气敏性能研究[J];河南化工;2012年03期

2 潘庆谊;徐甲强;刘铭;王国喜;;α-Fe_2O_3超微粒的制备及其气敏性能的研究[J];河南科学;1990年02期

3 张天舒;沈瑜生;;锌、锡复合氧化物的制备、相组成与气敏性能的关系[J];功能材料;1993年05期

4 宋金玲;周长才;刘瑞平;蔡颖;张胤;;溶胶-凝胶法制备掺杂稀土的二氧化钛及其对丙酮气敏性能研究[J];内蒙古科技大学学报;2012年03期

5 宋金玲;周长才;牟连维;郭冠铭;蔡颖;张胤;;溶胶-凝胶法制备掺杂稀土元素二氧化钛及其气敏性能[J];过程工程学报;2013年01期

6 陈思顺,陈新华,丁明洁,牛新书;钇掺杂纳米α-Fe_2O3_的合成及气敏性能研究[J];电子元件与材料;2005年09期

7 陈思顺;陈新华;丁明洁;牛新书;;掺杂合成纳米α-Fe_2O_3粉体及其气敏性能研究[J];传感器与微系统;2006年03期

8 王燕;张战营;曹建亮;路长;孙广;王杰;;化学沉淀法制备纳米α-Fe_2O_3及其气敏性能研究[J];河南理工大学学报(自然科学版);2011年02期

9 王晓玲,罗延龄,张宝旺,桑德文;聚乙二醇接枝炭黑纳米导电复合材料气敏性研究[J];江苏化工;2004年01期

10 程知萱,李玲,陈海华,潘庆谊;掺杂纳米NiO粉体材料的气敏性能研究[J];郑州轻工业学院学报;2004年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘杏芹;刘亚飞;高峰;;一种新型镉锑氧化物复合材料的气敏性能及其掺杂改性[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年

2 左霞;王彬;吴谊群;;八异戊氧基金属萘酞菁配合物旋涂膜的气敏性研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（7）[C];2007年

3 李坚;王元生;黄兆新;;纳米氧化铁粉体的制备和气敏性能研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年

4 程知萱;李玲;陈海华;潘庆谊;;掺杂纳米NiO粉体材料的气敏性能研究[A];第八届全国气湿敏传感器技术学术交流会论文集[C];2004年

5 董先明;罗颖;解丽娜;唐开聪;陈鑫珏;;炭黑/聚乙二醇/聚甲基丙烯酸甲酯复合材料的导电性能与气敏性能研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（下册）[C];2007年

6 李玲;祁晴晴;张乐喜;别利剑;;花状分级结构α-Fe_2O_3微球的制备及其气敏性能[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第33分会：纳米材料合成与组装[C];2014年

7 杨晓娟;沈水发;刘尔生;杨素苓;陈耐生;黄金陵;;铁酸盐系列纳米晶的制备及其气敏性[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年

8 刘婧媛;陈晓爽;景晓燕;;三维花状氧化锌的可控合成及其气敏性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第33分会：纳米材料合成与组装[C];2014年

9 刘锦淮;孟凡利;刘金云;;半导体纳米结构的气敏性能与纳米整流器件研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 潘庆谊;张剑平;程知萱;董晓雯;王廷富;;纺锤形纳米γ-Fe_2O_3的气敏性能[A];第六届全国气湿敏传感器技术学术交流会论文集[C];2000年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 林栎阳;半导体NiO及其复合氧化物的水热合成及电化学与气敏性能研究[D];重庆大学;2015年

2 李超;氧化物半导体纳米材料的合成、改性及气敏性能研究[D];吉林大学;2016年

3 邬洪源;纳米二氧化钛基复合纤维的制备及气敏性能研究[D];黑龙江大学;2016年

4 刘继江;氧化铟材料的形貌可控制备及其乙醇气敏性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 高利苹;氧化铟基纳米材料的合成与气敏性能研究[D];上海大学;2016年

6 贾献彬;一维宽禁带半导体气相沉积及气敏性研究[D];河南大学;2016年

7 葛春桥;金属氧化物纳米材料的湿法制备及其气敏性能研究[D];华中科技大学;2008年

8 谢英男;聚苯胺基复合材料的制备及其气敏性能研究[D];郑州大学;2008年

9 秦楠;氧化锌基纳米材料的制备、气敏性能研究及第一性原理计算[D];上海大学;2014年

10 杨颖;氧化物与晶态碳异质结构构筑及气敏性能研究[D];黑龙江大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 祁晴晴;氧化钼微结构控制合成及气敏性能[D];天津理工大学;2015年

2 郑辉;纳米结构氧化锡的离子热合成及气敏特性研究[D];浙江大学;2015年

3 王超;石墨稀负载p型-n型半导体氧化物及其气敏性能研究[D];南京理工大学;2015年

4 张肖妮;钨氧化物纳米材料的制备、改性及气敏性能研究[D];大连海事大学;2015年

5 黄海云;氧化锌纳米线的制备及其对痕量H_2S的气敏性能研究[D];上海应用技术学院;2015年

6 刘中兴;金属氧化物半导体对CO_2的气敏性研究[D];山东大学;2015年

7 宋明艳;金属硫化物材料的制备、改性及气敏性能研究[D];大连海事大学;2015年

8 薛婕;氧化锌表面结构的调控及其气敏性能研究[D];北京化工大学;2015年

9 赵杨波;改性提高氧化锌纳米晶体的气敏性能及第一性原理计算[D];北京化工大学;2015年

10 陈超;掺杂MoO_3纳米晶体及MoO_3复合物的制备及其气敏性能研究[D];北京化工大学;2015年

，

本文编号：719237