农药中挥发性溶剂的气体检测方法研究

根据农药溶剂中挥发性气体的特性,选用定制的plot毛细管色谱柱与中等极性毛细管色谱柱作为分离系统,利用气体传感器进行浓度识别,对农药溶剂中的挥发性气体进行分析检测。设计制作了预处理系统完成样品气体的采集与进样,通过色谱系统进行分析检测。针对农药溶剂挥发性气体:乙醇、丙酮、异丙醇、乙酸乙酯、苯和甲苯的混合气体进行检测,苯的检测体积分数可以达到1×10~(-6),乙醇的检测体积分数可以达到2×10~(-6)。     

可控合成具有Cl_2气敏性能的不同形貌ZnO

采用水热法,通过改变溶液pH值,可控合成了具有Cl_2气敏性能的不同形貌ZnO。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积测试、光致发光光谱对不同形貌的ZnO样品进行表征,分析了不同形貌ZnO的形成机理。采用静态配气法对其气敏性能进行测试,且从比表面积、表面氧缺陷等角度分析了不同形貌ZnO与其Cl_2气敏性能之间的关系。结果表明:与pH值为11或12时得到的圆片状或汉堡状的ZnO相比,pH值为14或13时得到的棒花状或片花状ZnO对Cl_2具有更好的气敏性能。棒花状或片花状ZnO可在较宽的体积浓度范围(1~3000)×10~(-6)内对Cl_2进行检测,且响应和恢复时间短:对体积浓度为100×10~(-6)的Cl_2,其响应时间分别为3和2 s,恢复时间分别为68和69 s。另外,2种花状ZnO对Cl_2有很好的选择性,且40 d的稳定性测试表明,其对Cl_2敏感特性基本保持不变。     

氧化铟纳米粉体的微乳液合成及其气敏特性

用微乳液法合成了纳米In2O3粉体,浸渍法制备了5％(in mass)La2O3掺杂In2O3。利用X射线衍射、透射电镜对合成产物进行了结构表征。采用静态配气法对氧化铟气敏元件的气敏特性进行了测试。结果表明：微乳液法合成的氧化铟经600℃,5h煅烧后,颗粒尺寸约为30nm,且分布均匀。氧化铟气敏元件对汽油、酒精、甲醛等有机蒸气具有较高的检测灵敏度,但选择性不好。氧化镧掺杂后,不同温度工作时,氧化铟分别对汽油、酒精有较好的选择性,且响应恢复快。     

WO_3粉体的溶胶-凝胶合成法与气敏性能

以有机溶剂为诱导剂,采用溶胶-凝胶法制备了纳米WO3粉体,使用XRD进行了结构表征。结果表明,合成的WO3粉体为正交相。用该粉体制成厚膜型旁热式气敏元件,测试结果发现：在工作电压为5V时,气敏元件对甲醇、乙醇等还原性气体具有较高的灵敏度,可以检测体积分数低至5×10-4%的甲醇、乙醇。可望用于制备对甲醇气体的体积分数进行测定的价廉的气敏元件。     

Al_2O_3掺杂ZnO基高选择性丙酮气体传感器

采用溶胶-凝胶法,制得Al_2O_3掺杂质量分数分别为0、2.96%、4.96%、6.96%的纳米Al_2O_3-ZnO粉体,样品经700℃退火后对其物相及表面形貌进行表征,测试了不同Al_2O_3掺杂量Al_2O_3-ZnO样品的气敏特性,研究了结晶粒径、掺杂浓度、工作温度等对元件气敏特性的影响;通过对元件进行控温控湿老化实验,研究了老化温度、相对湿度对元件稳定性的影响;并根据气体吸附、脱附模型与半导体能带理论,对气敏机理进行了进一步的讨论。结果表明:Al_2O_3-ZnO对丙酮表现出良好的选择性和稳定性,掺杂为4.96%Al_2O_3的Al_2O_3-ZnO,经700℃退火后,在64℃下,对含量为100×10~(-6)(体积分数)的丙酮的灵敏度为29.24,响应时间和恢复时间均为2 s;丙酮含量低至10×10~(-6)时,灵敏度为3.23,响应时间和恢复时间分别为4 s和7 s。     

氧化钌复合氧化铟多孔立方体对三乙胺的敏感性能研究

采用水热法制备出立方体形貌的氧化铟纳米材料,然后通过在立方体氧化铟表面复合氧化钌,来改善氧化铟纳米材料的气敏性能。复合氧化钌后的RuO_2@In_2O_3纳米颗粒仍具备In_2O_3立方体规整的形貌,且分布仍保持原状,尺寸大小也没有发生变化;将所得样品制成气敏元件,气敏测试结果显示样品对三乙胺气体展现出较高的气敏响应,气敏元件最佳工作温度较原样相比有所降低(260°C),对三乙胺表现出良好的气敏响应特性,气敏元件的灵敏度高、稳定性好、响应-恢复时间短、选择性好。     

In_2O_3纳米陶瓷纤维无纺布的静电纺丝制备及气敏特性研究

采用溶胶-凝胶法结合静电纺丝技术制备了直径20~60 nm的超细氧化铟(In2O3)纳米陶瓷纤维及纳米陶瓷纤维无纺布。采用XRD,IR,SEM,HR-TEM,TGA等分析方法对纳米纤维的形貌和显微结构进行了表征,并研究了其气敏特性。由700℃下煅烧的该超细In2O3纳米纤维所制备的气敏元件具有较好的反应和选择性,对甲醛气体表现出较快的响应和恢复速度。     

PdO表面催化改性WO_3纳米颗粒对丙酮的气敏性能

采用酸化法制备了WO_3纳米颗粒,利用丝网印刷技术制作了厚膜型气敏传感器件,并用动态配气法分析了低浓度丙酮气体的气敏响应特性。结果表明:酸化法制备的WO_3纳米颗粒为比表面积约10m~2/g的纳米片状结构,对低浓度的丙酮气体响应较弱。为提升其对丙酮的气敏响应能力,采用浸渍法在WO_3纳米颗粒表面负载了PdO。结果表明:PdO负载后的WO_3对丙酮气敏响应值提高了约5倍,对1.5×10~(-6)的丙酮气体的响应可达3.65,即少量的PdO负载(1.0%)会显著提高WO_3对丙酮的气敏特性。对丙酮气敏响应机理研究表明,表面吸附氧及由PdO表面催化修饰的晶格氧共同影响PdO-WO_3气敏传感器的性能。     

Ru负载WO_3纳米颗粒对NH_3的气敏特性

采用酸化法制备了片状WO_3纳米颗粒,通过动态配气测试系统测试了WO_3对低浓度氨气(质量分数为2×10~(-6)~20×10~(-6))的气敏性能。结果表明:制备的WO_3对氨气的气敏性能较弱。为提高WO_3纳米颗粒对氨气的气敏响应能力,采用浸渍法在WO_3纳米颗粒表面负载了Ru元素。研究显示:Ru修饰改性的WO_3对氨气的气敏响应显著提高,Ru-WO_3对NH_3的气敏响应随Ru的负载量及传感器工作温度的升高表现为先增大后减小,其中1%Ru-WO_3在350℃时对NH_3的气敏响应最好,且能响应低至1×10~(-6)的NH_3,同时,Ru-WO_3在氢气还原后对NH_3的气敏响应也得到了显著提高。还探究了氨气的气敏响应机理,初步认为表面吸附氧是WO_3及Ru-WO_3对NH_3气敏响应的起源。     

WO3纳米纤维的制备及其正丁醇气敏性能研究

通过静电纺丝法制备了单斜相WO₃纳米纤维,通过简单的涂抹方式将其印刷到Ag-Pd电极片上制备成气敏传感元件。将WO₃气敏元件用于正丁醇气体敏感性测试,结果表明,在350℃下,它对体积分数为100×10^-6的正丁醇的灵敏度为23。同时,该气敏元件表现出优良的响应/恢复特性,其响应时间为34s,恢复时间为26s。结合X射线衍射、扫描电镜和比表面积等表征结果,分析了样品的气敏机理。     

草酸溶解热解法制备二氧化锡及其气敏性能研究

为改善常规工艺制备二氧化锡材料存在杂质离子以及制备的气敏元件选择性较差等缺点,提出了以锡粉为原料,利用锡溶解于热草酸的特性,通过溶解-热解法制备锡氧化物的方法。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对产物的物相、形貌进行表征。结果表明制得的二氧化锡属四方相,700℃煅烧所得粉体材料呈一层一层大片状,800℃煅烧所得粉体材料呈半卷曲片状,而900℃煅烧所得粉体材料基本为菜花状。测试制备的二氧化锡气敏元件的气敏性能表明:在煅烧温度为800℃及工作温度为225℃时,对体积分数为1×10-4的氯气的灵敏度为127,对体积分数为1×10-5的氯气的灵敏度仍可达到7,并且具有选择性好、响应-恢复时间短等特性。     

碳纳米管掺杂纳米ZnO气敏元件敏感特性

采用溶胶–凝胶法合成纳米ZnO,以碳纳米管(carbonnanotube,CNT)为掺杂剂制备CNT–ZnO旁热式气敏元件样品。用X射线衍射和透射电镜分析了ZnO的结构,用扫描电镜观察CNT–ZnO气敏元件样品表面的显微形貌,研究了CNT–ZnO元件对甲醛和丙酮等气体的气敏性能。结果表明:CNT存在于平均粒径为20～30nm的ZnO晶粒间,增加了CNT–ZnO材料的气孔率。CNT–ZnO气敏元件对丙酮的灵敏度高于纯ZnO元件,掺0.6%(质量分数)CNT的ZnO气敏元件(0.6%CNT–ZnO)气敏元件对质量分数为40×10–6甲醛有最高灵敏度(15.11)。而且具有能检测低浓度甲醛气体、选择性好,响应速度快(响应时间约为15s)的优点。     

常温脱硫与低温甲醇洗联合脱硫技术的应用

现代大型煤化工装置多采用低温甲醇洗技术脱除工艺气中的硫组分,得到的净化气含H_2S体积分数在(0.20～20.00)×10~(-6),但仍无法满足甲醇、乙酸、乙二醇、烯烃等生产要求。为了避免H_2S对催化剂的毒害,采用常温脱硫与低温甲醇洗联合脱硫技术,可将净化气中的H_2S体积分数降至0.05×10~(-6),从而解决了低温甲醇洗技术脱除H_2S不彻底的问题。     

ZnO/SnS_2复合物的NO_2气敏性能

采用沉淀法合成了具有NO_2气敏性能的ZnO/SnS_2系列复合物。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜及透射电子显微镜等测试手段对ZnO/SnS_2系列复合物进行了表征,采用静态配气法对其气敏性能进行了测试,研究了ZnO含量、工作温度、NO_2浓度等对NO_2气敏特性的影响。结果表明:加入质量分数为1%和2%的ZnO,可以有效提高Sn S2的气敏性能,其中1%ZnO/SnS_2样品对NO_2气体的灵敏度最高,相对于Cl2、SO_2等其他7种测试气体,该样品对NO_2气体具有更高的响应,其对体积浓度10×10-6的NO_2气体响应和恢复时间分别仅需7 s和49 s。这主要是由于ZnO与SnS_2之间形成异质结,有效增加了电子流动所致。     

氧化石墨烯掺杂对氧化锌气敏性能的影响

通过水热法和Hummers法分别制备纳米氧化锌和氧化石墨烯（GO）,采用物理球磨法进行掺杂实现对纳米氧化锌改性,并对掺杂氧化锌的气敏性能进行测试。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对样品进行结构和形貌表征,考察GO质量分数对氧化锌形貌和气敏性能的影响。结果表明,掺杂质量分数为3%GO的氧化锌对体积分数为100μL/L乙醇的响应值（S=R_a/R_g）达到153.504,是掺杂前的4倍。GO掺杂纳米ZnO可作为检测乙醇气体的新型传感材料。     

SnO_2/RGO复合材料的制备与气敏性能研究

以五水四氯化锡、氧化石墨为主要原料,氨水为沉淀剂,采用水热法一步成功合成了二氧化锡/还原氧化石墨烯(SnO_2/RGO)复合材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和氮气吸附脱附仪(BET)对样品的结构和形貌进行了表征,并讨论了温度、乙醇浓度等因素对材料气敏性能的影响。结果表明,SnO_2/RGO复合材料具有致密三维结构和较高的比表面积(175.83 m~2/g)。SnO_2/RGO气敏元件对乙醇的气敏性能最好,在最佳工作温度为280℃时,对100 ppm乙醇的灵敏度达到20.6,比SnO_2的灵敏度(8.5)提高了1倍。     

氮化铝-氮化硼复合陶瓷的制备和性能

在N2气下1 750～1 900 ℃热压烧结3 h制备了氮化铝-氮化硼(AlN-BN)复合陶瓷.加入3%(质量分数)CaF2作烧结助剂,研究了烧结工艺制度和烧结助剂对致密化规律、力学性能、介电性能及热学性能的影响.氟化钙(CaF2)的引入有利于净化晶界,优化材料的综合性能.在1 850 ℃下热压烧结,可获得相对体积密度为98.53%和最高热导率(λ)值为110 W/(m·K)的AlN-BN复合陶瓷,样品的相对介电常数(εr)在7.50～7.63之间,介电损耗(tanδ)最小为6.36×10-4,介电常数随烧结温度增加而减少.     

LaFeO_3纳米粒子的制备及乙醇敏感性能

以FeNO_3·9H_2O、LaNO_3·xH_2O、柠檬酸、丙烯酰胺为原料,采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿结构的LaFeO_3纳米粒子。利用热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了热处理温度、A位Y掺杂对LaFeO_3成相、晶体结构、形貌等的影响,发现溶胶-凝胶法制备LaFeO_3纳米粒子的成相温度低于500℃,A位Y掺杂增大了LaFeO_3晶粒的生长活化能、抑制了晶粒生长。以LaFeO_3纳米粒子为敏感材料制备了旁热式气敏元件,通过元件的乙醇敏感性能测试,结果表明,250℃时LaFeO_3气敏元件对不同浓度乙醇具有良好的气敏性;随着乙醇浓度的增大,元件的灵敏度近线性增长;700℃热处理获得未掺杂LaFeO_3的乙醇敏感性能最佳,其对100×10~(-6)乙醇的灵敏度可达54;A位Y掺杂量为10%(摩尔比)时,元件对乙醇的灵敏度更好,其对100×10~(-6)乙醇的灵敏度可达163。     

铟基MOFs制备及对废水中亚甲基兰吸附性能的研究

以水合硝酸铟、N,N-二甲基甲酰胺、对苯二甲酸及衍生物为原料,柠檬酸钠溶液为调节剂,采用溶剂热法合成MIL-68(In)、NH_2-MIL-68(In)和MIL-68(In)-SC 3种金属-有机骨架材料,通过XRD、BET、SEM、TEM、FI-IR等测试技术对其进行表征;研究了3种材料对染料废水中亚甲基蓝(MB)的吸附性能,考察了吸附时间和溶液p H对吸附过程的影响。结果表明,柠檬酸钠可提高合成材料的比表面积和孔容;加柠檬酸钠调节的MIL-68(In)-SC对MB的吸附性能高于MIL-68(In)、NH_2-MIL-68(In);合成材料对MB的吸附动力学符合准二级动力学方程;吸附过程符合Langmuir的单分子层吸附;经无水乙醇解析,合成材料重复利用再生性能良好,对染料废水中MB的脱除具有良好的应用前景。     

花状ZnO的制备及其乙醇气敏性能研究

采用回流法合成了花状氧化锌,利用X射线衍射和透射电子显微镜对产物的物相和形貌进行了表征。采用静态配气法测试了氧化锌气敏元件的气敏性能。结果表明,氧化锌为六方纤锌矿结构,由纳米棒自组装而成花状。元件在300℃时对300×10~(-6)的乙醇的灵敏度为40.5,响应时间和恢复时间分别为20s和7s。