氧化锌纳米阵列制备及气敏性能研究

为了研究氧化锌纳米线传感器的气敏性能,通过磁控溅射法和水热合成法制备了贵金属Pd掺杂的氧化锌纳米阵列,对制备所得的样品结构和样貌进行了分析,着重研究了掺杂对氧化锌纳米阵列气体传感器的气敏性能的影响,得到贵金属的掺杂能够提高对气体的响应度,并在一定程度上提高气体的灵敏性能。最后,分析了样品的气体传感机理。研究结果表明:在最佳温度下,金属Pd掺杂能够对原件的气敏性能进行改善。     

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。     

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。     

静电纺丝法合成Fe掺杂一维NiO纳米纤维及其丙酮气敏性能的研究

采用静电纺丝工艺制备出不同Fe掺杂比例的一维NiO纳米纤维粉体。研究了不同Fe元素掺杂对一维NiO纳米纤维粉体的微观形貌、结构以及丙酮气敏性能的影响，测试结果表明：当Fe元素掺杂浓度较低时，Fe掺杂一维NiO纳米纤维粉体晶体结构未发生变化，均为立方相结构。不同比例Fe元素掺杂NiO粉体均具有良好的一维形貌。与一维NiO纳米纤维纳气敏性能相比，Fe掺杂Ni O纳米纤维粉体的最佳气敏工作温度更低，灵敏度更高，气体选择性相应更好，当Fe元素掺杂量为4%时，一维NiO纳米纤维材料对丙酮气体具有最佳的气敏特性。工作温度为300℃时，纳米纤维对100 ppm丙酮气体灵敏度达到23.2，随着丙酮气体浓度增加，Fe掺杂一维NiO纳米纤维粉体的气敏响应灵敏度呈上升趋势。一维NiO纳米纤维气敏性能的改善可归因于Fe元素掺杂促使NiO粉体的缺陷增多，可以为气敏反应提供更多的反应点，从而提高了其气敏性能。     

碳纳米管填充PUR-T基纳米复合材料气敏响应性能

以热塑性聚氨酯(PUR-T)为基体,以不同尺寸的多壁碳纳米管(MWCNTs1#及MWCNTs2#)为功能性填料,分别采用熔融共混和溶液共混法制备了不同填料含量的PUR-T基导电气敏纳米复合材料,并对纳米复合材料的力学性能、微观结构及其对挥发性有机物蒸汽(苯,四氯化碳、甲醛、乙醚)的气敏响应性能进行了系统研究。结果表明,采用溶液法制备的PUR-T/MWCNTs 2^#纳米复合材料在填料含量为5%时其体积电阻率从纯PUR-T的1012下降到105,并具有最佳的气敏响应综合性能。PUR-T基纳米复合材料对苯、甲醛等亲油性有机溶剂蒸汽具有较高的响应度(达到104~105级),而对甲醛、乙醚等亲水性有机溶剂蒸汽的响应度较低。纳米复合材料在苯蒸汽与干空气循环检测使用时均具有良好的稳定性。机理分析表明纳米复合材料的气敏行为主要是由于PUR-T基体的溶胀效应引起MWCNTs网络的断开和蒸汽分子在MWCNTs上的吸附所致,而前者起主要作用。     

石墨烯量子点修饰柔性硅纳米线阵列用于NO2检测

将化学刻蚀法与金属辅助刻蚀法相结合,制备了形貌统一、分布均匀的高质量柔性硅纳米线阵列结构,用石墨烯量子点对其表面进行修饰,得到了表面稳定且具有强载流子传输能力的柔性石墨烯量子点/硅纳米线核?壳结构阵列,用其制备气敏设备检测NO2. 结果表明,基于该阵列的电阻式气敏设备对NO2的检测灵敏性及可重复性极高,检测浓度极限达20 mg/m3;不同弯曲度的柔性石墨烯量子点/硅纳米线阵列的气敏特性未大幅度降低,弯曲90o时响应电流峰值为未弯曲时的70%.     

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。     

TiO_2纳米线的制备及其湿敏性能研究

为实现对湿度的快速、灵敏检测,采用水热法合成TiO_2纳米线,分别利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和电化学工作站对材料的晶相组成、微观结构和湿敏性能进行测试。实验结果表明:锐钛矿相超细TiO_2纳米线具有优越的湿度传感性能。TiO_2纳米线湿度传感器在相对湿度由11%变化到95%,传感器阻抗值变化约4个数量级,并快速响应(3.5 s)和恢复(40.1 s),湿滞较小(9.8%),并具有良好的重复性。这表明TiO_2纳米线在湿度传感领域有良好的发展潜力。     

水热法制备纳米SnO_2及其气敏性能

以SnCl4·5H2O和氨水为原料、水和乙醇的混合溶液为溶剂,采用水热法制备纳米SnO2。利用粉末X射线衍射、透射电子显微镜和紫外--可见吸收光谱对纳米SnO2样品进行了表征。结果表明:纳米SnO2为金红石结构,晶粒尺寸在2.8~5.3nm,平均晶粒尺寸为3.5nm,颗粒大小均匀、分散性好。进一步制备SnO2气敏元件并评价其气敏性能,发现纳米SnO2样品对乙醇蒸汽具有很高的灵敏度、很好的选择性和快速响应--恢复时间等优越的气敏特性。     

Fe掺杂ZnO纳米纤维的制备及其乙炔气敏性能的研究

采用静电纺丝法制备了Fe掺杂ZnO纳米纤维,研究了不同浓度Fe掺杂对ZnO纳米纤维的形貌、晶体结构及乙炔气敏性能的影响。结果表明:Fe掺杂对其结构及形貌未产生影响,Fe掺杂明显提高了ZnO纳米纤维的气敏性能,Fe掺杂量为6%的ZnO纳米纤维对乙炔气体具有最佳的气敏特性,工作温度为300℃时,粉体对1000 ppm HCHO气体灵敏度达到74.61,随着乙炔气体浓度增大,Fe掺杂ZnO纳米纤维粉体的灵敏度呈上升趋势。这主要是由于Fe元素掺杂使ZnO的缺陷增多,为气敏反应提供更多的活化点,从而提高了气敏性能。     

聚噻吩/WO_3纳米复合材料的制备及气敏性能研究

采用化学氧化聚合法制备出了不同聚噻吩(PTh)掺杂量的PTh/WO3纳米复合材料进行制备,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对PTh/WO3纳米复合材料的晶体结构和形貌进行了表征;并研究了PTh/WO3纳米复合材料制备的气敏元件对H2S气体气敏性能。结果表明:PTh/WO3纳米复合材料对H2S气体具有较高的灵敏度,用PTh质量分数为50%的复合材料制成的气敏元件在工作温度为60℃时,对500×10-6的H2S灵敏度达到98,且具有较快的响应与恢复时间。     

贵金属/WO3复合纳米晶的气敏与光催化研究进展

WO3作为新型的气敏材料和光催化剂具有广阔的应用前景,通过贵金属纳米簇修饰后的WO3复合纳米晶比WO3基体材料在性能上大幅提高。本文综述了贵金属修饰对WO3基体气敏和光催化性能的影响,其中气敏性能以不同敏感气体(如NOx、H2S、H2等)为分类依据,而光催化性能以不同贵金属(Au、Ag、Pt等)添加剂为分类依据,系统综述了贵金属/WO3复合纳米晶的气敏和光催化性能研究最新进展,并总结了常见贵金属/WO3的气敏和光催化机理模型,提出了贵金属/WO3在气敏和光催化应用过程中存在的问题及前景展望。     

In2O3纳米材料气敏传感器制备方法综述

氧化铟具有较宽的禁带宽度、较小的电阻率和较高的催化活性,是一种重要的n型半导体。氧化铟材料对氧化性气体和还原性气体都表现出良好的气敏性能,被广泛应用于半导体气体传感器。半导体气体传感器的性能,如灵敏度、选择性、稳定性、响应/恢复时间等,与气敏材料自身的理化性能、形貌、结构具有直接的关系。本文对近年来纳米结构的In_2O_3研究进展进行了综述,以In_2O_3纳米材料的制备方法以及所制备出的不同形貌结构进行分类介绍,对In_2O_3气敏传感器应用进行展望。     

ZnO纳米线的微乳-水热法制备与气敏性能

以硝酸锌和氢氧化钠为原料,采用微乳液和低温水热处理相结合的方法,快速制备了ZnO纳米线。用X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对产物的组成与微观结构进行了表征。结果显示,所得ZnO纳米线为六方相结构,直径大约为50 nm,长达10μm。气敏测试结果表明,所得ZnO纳米线对微量异丙醇、丙酮、醋酸、甲醛等气体具有较好的响应,特别是对醋酸具有很高的灵敏性和长期稳定性。     

纳米氧化铁的制备及其掺杂效应

纳米氧化铁作为气敏材料得到广泛重视。本文重点介绍了近年来应用比较普遍的合成纳米氧化铁的方法,如:溶胶—凝胶法、共沉淀法、水热法、水解法,并指出了各种方法的优缺点;同时,介绍了在掺杂了不同的物质后纳米氧化铁具有的独特的气敏性能;最后,对氧化铁基气敏元件的烧成工艺进行了比较。     

氧化铟纳米棒的气敏特性

以非离子表面活性剂烷基苯酚聚氧乙烯醚OP-10为形貌控制剂合成In2O3纳米棒.用热重-差示扫描量热法、X射线衍射和透射电镜对In2O3纳米棒的热分解过程、晶体结构和微观形貌进行表征.对纳米棒制得的气敏元件进行气敏性能测试,同时用扫描电子显微镜及比表面积和孔隙度分析仪对元件的表面形貌和材料的介孔结构进行了分析.结果表明:制得的In2O3为立方晶型的纳米棒,直径约20 nm,长度约120 nm.与In2O3纳米颗粒气敏性能相比,In2O3 纳米棒对三甲胺具有更高的灵敏度和选择性.用In2O3纳米棒制的气敏元件对三甲胺在一定的浓度范围内的灵敏度与浓度呈现良好的双对数线性关系.棒状材料中形成的大量介孔对气敏性能的提高有着重要的作用.     

三氧化钼一维纳米材料及其制备方法研究

MoO3具有电致变色、光致变色、光催化降解以及气敏特性等性质,因此在许多功能材料方面具有特殊的用途。而MoO3一维纳米材料兼具氧化钼本身和一维纳米材料的优点,极大的拓宽了MoO3半导体材料的应用。本文对MoO3一维纳米材料进行了介绍,包括纳米线/纳米棒、纳米带、纳米管、同轴纳米电缆,并概述了这几类材料的制备方法。     

聚合物/碳黑气敏导电复合材料的研究进展

从聚合物/碳黑(CB)气敏导电复合材料的研究体系、气敏响应性能的影响因素、气敏响应机理三方面综述了近年来聚合物/CB气敏导电复合材料研究的新进展,讨论了目前研究尚存在的一些不足之处,并展望了聚合物/CB气敏导电复合材料的今后研究发展方向。     

纳米三氧化钨的合成及气敏性能研究

三氧化钨作为一种宽禁带的n型半导体,它在气敏传感和催化领域受到了广泛的关注,通过在不同温度下,以钨酸钠和盐酸为原料制得钨酸前驱体,钨酸经过水热反应得到纳米WO_3化合物,对产物进行X射线衍射(XRD)表征,制得的纳米WO_3为六方晶型,且结晶度较高。在不同浓度乙醇和丙酮的情况下,制备的产物均具有一定的响应性,在0.5 g硫脲作助剂下,40℃下制得的钨酸经水热反应后的产物具有最优的气敏性能。     

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。