有序介孔氧化铟的结构与成分调控及其气敏传感应用

发布时间：2017-06-17 09:28

  本文关键词：有序介孔氧化铟的结构与成分调控及其气敏传感应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高效的气体传感器已经在工业生产、环境监测等方面扮演了非常重要的角色,使得对气体传感器的研究和开发变得越来越重要。而构筑高性能的气体传感器的核心则是制备具有优异敏感特性的敏感材料。有序介孔金属氧化物具有规则可调的孔道、大的比表面积、纳米尺度的孔壁骨架、多样的化学组分和结构形貌,被认为是非常有应用前景的气敏材料。本论文利用两种具有相同双螺旋孔道结构但孔径不同的有序介孔氧化硅MCM-48和KIT-6为硬模板,合成了一系列具有可调结构参数的有序介孔氧化铟及其异质金属离子掺杂的有序介孔氧化铟基固溶体材料,并探索了其在检测甲醛、苯、丙酮等毒害气体方面的应用。主要成果包括：1、以有序介孔氧化硅MCM-48为硬模板、硝酸铟水合物为前驱体,通过纳米浇筑法,成功合成了具有高比表面积(～300 cm2/g)、超细孔壁骨架尺寸(～3 nm)的有序介孔氧化铟材料。研究发现：与具有较大孔径的有序介孔氧化硅KIT-6相比,MCM-48只能容纳理论孔体积20%的硝酸铟前驱体进入,增加前驱体的用量将在MCM-48孔道外形成大量的体相氧化铟副产物,导致介孔氧化铟材料的比表面积和孔体积急剧减小；气敏性能测试表明所合成的有序介孔氧化铟对甲醛气体具有非常高和迅速的响应,其对46 ppm浓度甲醛气体的响应值可达110,响应恢复时间分别为7s和15s；体相氧化铟的增加带来的比表面积损失将导致气敏性能的下降。2、以硝酸铟水合物和其他金属盐为混合前驱体,通过类似方法,合成了镧、铈、铒等金属离子掺杂的有序介孔氧化铟固溶体。研究发现：以MCM-48为模板制备的镧掺杂介孔氧化铟比未掺杂的介孔氧化铟表现出更高的响应,当La/In=0.05时,气敏响应最高,对于浓度为46 ppm的甲醛气体的响应值可达1900;为了比较,还以KIT-6为模板制备了镧掺杂介孔氧化铟,当La/In=0.1时,气敏响应最高,但是对浓度为46 ppm的甲醛气体的响应值为315,而铒掺杂介孔氧化铟在相同条件下的响应值可达760。
【关键词】：有序介孔氧化铟 纳米浇筑 甲醛 气体传感器 掺杂
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ133.53;TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-18
• 1.1 介孔材料概述7
• 1.2 介孔材料的分类7-8
• 1.3 介孔材料的应用8-10
• 1.3.1 催化方面的应用8-9
• 1.3.2 吸附分离方面的应用9
• 1.3.3 电化学方面的应用9-10
• 1.3.4 气体传感器方面的应用10
• 1.4 气体传感器概述10-16
• 1.4.1 金属氧化物半导体气体传感器11-12
• 1.4.2 金属氧化物半导体气体传感器的性能指标12-13
• 1.4.3 金属氧化物半导体气体传感器的应用13-15
• 1.4.4 氧化铟气体传感器的研究现状及进展15-16
• 1.5 论文的研究意义、研究内容及创新点16-18
• 1.5.1 选题背景与研究意义16
• 1.5.2 论文主要内容16-17
• 1.5.3 创新点17-18
• 第二章 实验部分18-24
• 2.1 实验试剂18-19
• 2.2 实验仪器19
• 2.3 样品的表征分析19-24
• 2.3.1 X射线衍射分析(XRD)19-20
• 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)20
• 2.3.3 透射电子显微镜(TEM)20
• 2.3.4 氮气吸附脱附分析(BET)20-22
• 2.3.5 紫外可见光谱(UV)22
• 2.3.6 气敏性能测试装置22-24
• 第三章 有序介孔In_2O_3的制备及其气敏测试24-38
• 3.1 引言24
• 3.2 实验方法24-25
• 3.2.1 有序介孔MCM-48的制备24-25
• 3.2.2 有序介孔In_2O_3的制备25
• 3.3 结果与分析25-37
• 3.3.1 有序介孔MCM-48与In_2O_3的结构表征25-28
• 3.3.2 填充比例对介孔In_2O_3-MCM-48结构的影响28-30
• 3.3.3 填充次数对介孔In_2O_3-MCM-48结构的影响30-32
• 3.3.4 甲醛气敏性质测试32-36
• 3.3.5 有序介孔In_2O_3对其他气体的气敏测试36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 La掺杂有序介孔In_2O_3的制备及其甲醛气敏测试38-53
• 4.1 引言38
• 4.2 以MCM-48为模板的La掺杂有序介孔In_2O_3的分析与气敏测试38-44
• 4.2.1 La掺杂介孔In_2O_3的制备38
• 4.2.2 La掺杂介孔In_2O_3的表征与分析38-41
• 4.2.3 La掺杂介孔In_2O_3的甲醛气敏测试41-44
• 4.3 以KIT-6为模板的La掺杂有序介孔In_2O_3的分析与气敏测试44-52
• 4.3.1 有序介孔KIT-6和La掺杂介孔In_2O_3的制备44
• 4.3.2 有序介孔KIT-6的表征分析44-45
• 4.3.3 La掺杂介孔In_2O_3的表征与分析45-48
• 4.3.4 La掺杂介孔In_2O_3的甲醛气敏测试48-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 结论与展望53-55
• 参考文献55-63
• 致谢63-64
• 个人简介64

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本文编号：457932