钒酸铁和钒酸铋的制备及气敏性能研究

发布时间：2018-05-25 07:43

  本文选题：三元金属氧化物 + FeVO_4　； 参考：《大连海事大学》2017年硕士论文

【摘要】：金属氧化物半导体材料已成为制备气敏传感器的主流材料。三元金属氧化物由于其独特的空间构型和特殊的理化性质受到众多科研工作者的关注。近年来,钒基三元金属氧化物作为一类新型多功能性材料,在光、电、磁、热等领域展现出独特的性质和潜在的应用价值。论文采用水热法合成了 FeVO_4和BiVO_4两种三元金属氧化物,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射图谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼(Raman)、N2吸附等技术分析了 FeVO_4和BiVO_4的形貌、结构、元素组成及比表面积,系统考察了以FeVO_4和BiVO_4为材料制备的传感器对乙醇的气敏性能。通过控制水热反应温度、水热反应时间、反应体系pH值,合成了不同形貌的FeVO_4纳米颗粒,当反应体系pH=3、水热温度为160℃、反应时间为3h时,合成的FeVO_4样品的结晶度良好,为纯相三斜型晶体,具有较大的比表面积。对不同反应条件下合成的FeVO_4进行气敏测试,结果发现不同的pH对合成的FeVO_4样品气敏性能有较大影响,反应体系pH=3时合成的FeVO_4样品气敏性能最好,其最佳工作温度为260℃,对1OOppm乙醇气体的灵敏度为3.38,器件的响应恢复性能良好。通过加入不同分子量的聚乙二醇作为模板剂、控制水热反应温度和反应时间,合成了不同形貌的BiVO_4微米球。表征分析结果表明加入PEG1000作为模板剂时,合成的BiVO_4微米球表面粗糙多孔,为四方晶系BiVO_4;气敏测试结果表明该样品对应传感器具有更好的气敏性能,器件的最佳工作压为340℃,对100ppm乙醇气体的灵敏度为4.23,比FeVO_4具有更好的气敏性能。通过金属掺杂对BiVO_4材料进行改性,系统研究了不同金属掺杂和同一金属不同掺杂比的改性结果,结果发现Ni、Cu、Co、Mn四种金属掺杂均能提高BiVO_4材料气敏性能,且Co掺杂BiVO_4材料气敏性能最好,最佳掺杂比为10%,此时以该样品制备的气体传感器灵敏度可达11.06,且Co掺杂能有效降低BiVO_4材料的最佳工作温度,提高灵敏度和恢复响应性能。
[Abstract]:Metal oxide semiconductor has become the main material for gas sensor. Ternary metal oxides are concerned by many researchers because of their unique spatial configuration and special physicochemical properties. In recent years, vanadium-based ternary metal oxides, as a new type of multifunctional materials, have shown unique properties and potential application value in the fields of light, electricity, magnetism, heat and so on. In this paper, two ternary metal oxides, FeVO_4 and BiVO_4, were synthesized by hydrothermal method. The morphology and structure of FeVO_4 and BiVO_4 were analyzed by means of scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Elemental composition and specific surface area. The gas sensing properties of the sensors prepared from FeVO_4 and BiVO_4 were investigated systematically. Different morphologies of FeVO_4 nanoparticles were synthesized by controlling hydrothermal reaction temperature, hydrothermal reaction time and pH value of the reaction system. When the reaction system was pH3, hydrothermal temperature was 160 鈩，

本文编号：1932648