静电纺丝法制备In 3+ 掺杂FeVO 4 材料及其气敏传感性能
发布时间：2021-01-15 23:41
采用静电纺丝技术并经过热处理法制备了In3+掺杂FeVO4纳米材料,利用XRD和SEM表征了材料的形貌特征和晶体结构,通过CGS-4TPs智能气敏分析系统测试了In-FeVO4材料对正丁醇气体的气敏传感性能。气敏性能测试表明,In3+掺杂FeVO4样品在350℃下对100 ppm的正丁醇气敏响应值S达到了7.4,为纯相FeVO4的1.6倍;同时,In3+掺杂FeVO4材料对正丁醇气体还展现出良好的选择性和稳定性。In3+掺杂提高了FeVO4材料的电子传输能力,从而增加了材料的气敏传感性能。因此,In3+掺杂FeVO4气敏传感材料具备优异的气敏传感性能。
【文章来源】：广东化工. 2020,47(17)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
纯相FeVO4和In-FeVO4样品的XRD图谱
(4)该实验综合了纳米材料的制备及其改性方法、半导体结构表征和气敏性能测试等基本实验技能，有利于帮助学生理解费米面、能带结构、电子空穴的分离效率等抽象的物理概念，从而使学生掌握并综合运用知识，同时有助于培养学生的科学研究能力及团队协作精神，可以作为我院物理创新班探究性实验内容。
图3为传感材料对正丁醇气体的气敏性能曲线。图3a表明，传感材料的响应值随温度的变化而改变，当温度从275升高至400℃，纯相FeVO4的响应值在4.5～5.5之间波动；而In-FeVO4样品的响应值先逐渐增加，当升高到350℃时，响应值S达到最大7.4，大约是FeVO4的1.6倍，继续升高温度时，材料的响应值有所降低。这可能使由于在较高温度下，气体的解吸附速率大于吸附速率造成的。因此，气敏传感材料In-FeVO4的最佳工作温度为350℃。从图b的电阻变化中发现，在各个温度点下，In-FeVO4的电阻值均高于纯相FeVO4，表明In3+掺杂可以改变材料的导电性能，从而有效提升样品的气敏响应能力。图c为350℃时，气敏传感材料对不同浓度正丁醇气体的动态响应曲线。随着浓度逐渐增加，传感器的响应值逐渐变大，且In-FeVO4的响应值明显高于FeVO4；通过公式LogC=aLog(S-1)+b拟合得到图c，进一步证实响应值S对浓度C有着较强的依赖性，且In3+掺杂前、后的吸附氧类型均为O2-(a=0.5为O2-,a=1为O-)[4]。另外，令S=1.1，得到FeVO4和In-FeVO4传感材料的探测极限分别为0.44、0.64 ppm。因此，In-FeVO4探测范围较广，对更低浓度的正丁醇气体有响应能力。通过测试350℃下材料对100 ppm乙醇、丙酮、氨气和正丁醇气体的响应值发现，In-FeVO4的响应值均高于FeVO4，且对100ppm正丁醇气体具有最高的响应值，材料具备良好的选择性。图f为传感材料的重复性实验，7天后Fe VO4的响应值出现了明显的下降，而In-FeVO4的气敏响应值呈现略微下降趋势，说明In-FeVO4材料具有较好的稳定性。2.4 气敏机理分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni掺杂SnO2气敏材料优化设计及对低浓度甲醛气敏性能研究[J]. 郭威威,周麒麟,陆伟丽. 功能材料. 2018(12)
[2]钯掺杂对SnO2纳米纤维气体传感器的线性化改性[J]. 夏刚强,韩毓旺,张红漫. 广东化工. 2016(14)
[3]静电纺丝法制备二氧化锡基纳米纤维气体敏感材料的研究进展[J]. 郭天超,高瑜,韩雪,郭天飞,郑成娜,李晓. 广东化工. 2016(14)
硕士论文
[1]Au@SnO2核/壳纳米颗粒薄膜的制备及其气敏性能的研究[D]. 崔杰.华中科技大学 2011
本文编号：2979725
【文章来源】：广东化工. 2020,47(17)
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
纯相FeVO4和In-FeVO4样品的XRD图谱
(4)该实验综合了纳米材料的制备及其改性方法、半导体结构表征和气敏性能测试等基本实验技能，有利于帮助学生理解费米面、能带结构、电子空穴的分离效率等抽象的物理概念，从而使学生掌握并综合运用知识，同时有助于培养学生的科学研究能力及团队协作精神，可以作为我院物理创新班探究性实验内容。
图3为传感材料对正丁醇气体的气敏性能曲线。图3a表明，传感材料的响应值随温度的变化而改变，当温度从275升高至400℃，纯相FeVO4的响应值在4.5～5.5之间波动；而In-FeVO4样品的响应值先逐渐增加，当升高到350℃时，响应值S达到最大7.4，大约是FeVO4的1.6倍，继续升高温度时，材料的响应值有所降低。这可能使由于在较高温度下，气体的解吸附速率大于吸附速率造成的。因此，气敏传感材料In-FeVO4的最佳工作温度为350℃。从图b的电阻变化中发现，在各个温度点下，In-FeVO4的电阻值均高于纯相FeVO4，表明In3+掺杂可以改变材料的导电性能，从而有效提升样品的气敏响应能力。图c为350℃时，气敏传感材料对不同浓度正丁醇气体的动态响应曲线。随着浓度逐渐增加，传感器的响应值逐渐变大，且In-FeVO4的响应值明显高于FeVO4；通过公式LogC=aLog(S-1)+b拟合得到图c，进一步证实响应值S对浓度C有着较强的依赖性，且In3+掺杂前、后的吸附氧类型均为O2-(a=0.5为O2-,a=1为O-)[4]。另外，令S=1.1，得到FeVO4和In-FeVO4传感材料的探测极限分别为0.44、0.64 ppm。因此，In-FeVO4探测范围较广，对更低浓度的正丁醇气体有响应能力。通过测试350℃下材料对100 ppm乙醇、丙酮、氨气和正丁醇气体的响应值发现，In-FeVO4的响应值均高于FeVO4，且对100ppm正丁醇气体具有最高的响应值，材料具备良好的选择性。图f为传感材料的重复性实验，7天后Fe VO4的响应值出现了明显的下降，而In-FeVO4的气敏响应值呈现略微下降趋势，说明In-FeVO4材料具有较好的稳定性。2.4 气敏机理分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni掺杂SnO2气敏材料优化设计及对低浓度甲醛气敏性能研究[J]. 郭威威,周麒麟,陆伟丽. 功能材料. 2018(12)
[2]钯掺杂对SnO2纳米纤维气体传感器的线性化改性[J]. 夏刚强,韩毓旺,张红漫. 广东化工. 2016(14)
[3]静电纺丝法制备二氧化锡基纳米纤维气体敏感材料的研究进展[J]. 郭天超,高瑜,韩雪,郭天飞,郑成娜,李晓. 广东化工. 2016(14)
硕士论文
[1]Au@SnO2核/壳纳米颗粒薄膜的制备及其气敏性能的研究[D]. 崔杰.华中科技大学 2011
本文编号：2979725
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/2979725.html
