纳米结构SnO2的制备及其气敏性研究进展

本文总结了纳米结构SnO2的制备及其作为气敏材料的研究现状.通过改进合成方法与控制合成条件均可以获得颗粒尺寸小,比表面积大,特殊形貌包括纳米球,纳米棒,纳米薄膜,多孔结构等SnO2,从而提高SnO2气敏元件灵敏度和选择性.并分析了微波加热法、水热法和溶剂热法制备纳米SnO2的特点.     

SnO2纳米材料气敏性能的研究进展

近年来,金属氧化物半导体气敏传感器已经广泛地应用于人们的日常生活中,并成为传感器领域的重要分支。其中,SnO_2是最早被研究的一类气敏材料,属于典型的n型半导体金属氧化物,具有制备简单、成本低廉、性质稳定等优点。主要介绍了SnO_2纳米材料气敏性能的研究进展,详细描述了该材料的气敏机理、改性手段,并对其实用化的前景进行了展望。     

SnO2气敏材料的研究进展

SnO2气敏传感器具有元件制作简单、使用寿命长、稳定性好、对气体的响应时间短等优点,已成为一个重要的研究课题.气敏反应是气体与材料表面接触后发生的化学反应,因此材料的表面组成、掺杂改性、缺陷分布、比表面积等都会影响材料的气敏性能.本文综述了近年来SnO2气敏材料的不同制备方法,以及金属氧化物和贵金属掺杂的SnO2气敏材...     

Cu掺杂SnO2纳米粉体的制备及气敏特性

控制不同n(Cu2+)/n(Sn4+),用均匀共沉淀法制备了平均粒径约80 nm的金红石型结构Cu掺杂SnO2纳米粉体;并以白云母为基片制备出Cu掺杂SnO2气敏元件。用TG-DSC、XRD、SEM对样品的相变、结构、形貌进行了分析,并测试了气敏元件的阻温特性和75℃氢气敏感性能。结果表明,Cu掺杂抑制了SnO2晶核的生长,使SnO2结晶度由约75%减小到50%,晶粒尺寸由约18 nm减小到6 nm;Cu掺杂使n型半导体SnO2的空气电阻值由1~8 kΩ提高到9×105~3×107MΩ,并使元件在75℃对体积分数为2 000×10-6氢气的灵敏度提高约20倍;n(Cu2+)/n(Sn4+)≈0.01时,元件对体积分数为4 000×10-6氢气的灵敏度高达约42。     

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。     

ZnO纳米棒的制备及其丙酮气敏性能研究

以二水合乙酸锌和氢氧化钠为原料,无水乙醇为反应介质,经溶剂热过程合成了ZnO纳米棒粉体。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对产物的结构和微观形貌进行了表征,产物属于六方晶系的ZnO,呈规则的棒状,直径150~200 nm,长度约1μm。在不同温度下对其厚膜型元件进行了丙酮气体的敏感性能测试,结果发现,该材料在260℃时对丙酮气体具有良好的气敏性和选择性,可检测浓度低至2×10-6的丙酮气体,并对可能的气敏机理进行了探讨。     

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.     

纳米结构聚苯胺/PVP复合纤维及其气敏传感特性研究

以双氧水为氧化剂在超声环境中制备了具有灵敏化学活性的聚苯胺纳米棒,并与聚乙烯吡咯烷酮溶液复合,通过静电纺丝技术制备了稳定有序纳米结构的纤维。将所制产物放置于特定的化学环境中,对其化学传感特性进行了研究。发现材料的电学行为对被测气体浓度有良好的响应,并对气敏响应的产生机理进行了初步的探讨。     

掺Ni2+金红石型SnO2纳米粒子的制备及表征

采用化学共沉淀法制备掺Ni2+的SnO2纳米粉体。研究表明,不同pH下得到的样品均为四方相金红石型结构的SnO2,在pH=5时,Ni2+的利用率出现极大值99.97%;升高煅烧温度或延长煅烧时间,样品结晶程度都会随之增高,同时晶粒尺寸也呈现增大的趋势;所得样品呈球形,粒径约为60 nm。将掺Ni2+的SnO2粉体涂于白云母表面制成元件,测试粉体的电性能以及气敏性能,结果表明,在温度由30℃上升到150℃的过程中,元件电阻从33.1 kΩ近似线性地降低到4.8 kΩ;H2体积分数越大,元件对其敏感程度越高。     

rGO-SnO2纳米复合物的制备及其室温下NH3气敏性能

以五水四氯化锡(Sn Cl_4·5H_2O)和氧化石墨烯(GOs)为原料,稀氨水为pH控制剂,采用沉淀-焙烧法制备了室温下对NH_3具有高灵敏度和高选择性的r GO-SnO_2纳米复合材料。利用XRD、FTIR、XPS、SEM、TEM和BET对纯SnO_2与r GO(1.0%,即r GO占SnO_2的质量分数,下同)-SnO_2纳米复合物进行了表征。与纯SnO_2相比,r GO(1.0%)-SnO_2纳米复合物中SnO_2晶体尺寸较小,为6～20 nm,比表面积更大,为33 m2/g;r GO(1.0%)-SnO_2纳米复合材料对体积分数为0.01%的NH_3灵敏度达到了49.6%,是相同NH3体积分数下纯SnO_2灵敏度的2.1倍,响应和恢复时间分别为21和204s,比纯SnO_2缩短了24和10s,具有良好的重复性、选择性与稳定性;r GO(1.0%)-SnO_2纳米复合材料优良的气敏性能是由r GO与SnO_2产生的p-n异质结以及溶解的NH3电离出的导电离子共同作用的结果。     

水热法制备稀土元素掺杂二氧化锡及其对乙醇气敏性能

利用水热法制备了SnO2粉末及掺杂不同稀土离子的SnO2粉末. 通过XRD和气敏测试仪对其结构和性能进行了表征和测试. 结果表明,所制备的SnO2粉末呈四方金红石结构,稀土离子的掺入并没有改变SnO2的晶体结构,也无新晶相的出现. 掺杂镧的SnO2样品(SnO2:La)对乙醇有较高的气敏性. 分析了气敏机理. SnO2:La的灵敏度随着乙醇浓度的增加而增加,随温度的升高呈现波动状,且当温度在250℃时,SnO2:La对1.00′10-4乙醇的灵敏度最大,可达到101.1. 在此条件下其响应时间和恢复时间约为5 s.     

SnO2纳米花的水热合成及其光催化性能研究

采用简单水热法合成出了成分纯净、形貌良好、光催化性能优良的SnO2纳米花,并对合成产物进行物相分析、形貌观察、微观结构分析、比表面积测试及光催化性能测试.结果表明:该SnO2纳米材料形貌均一,呈花形,花片厚度为5 nm左右.合成产物为四方金红石相结构,成分纯净、结晶性好,比表面积大,对亚甲基蓝、甲基橙、罗丹明B、刚果红四种有机染料具有良好的光催化活性,降解时间短,降解率高.该合成产物作为光催化剂具有可重用性.     

Cu~(2+)掺杂SnO_2纳米晶的水热制备与表征

以SnC l4.5H2O、CuSO4.5H2O为原料,NaOH为碱源,通过水热法直接制备Cu2+掺杂SnO2纳米晶,并利用X-射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)对所得晶体的晶相、微观形貌进行表征。XRD表明纳米晶体系为四方相金红石型SnO2,TEM表明掺杂Cu2+的SnO2纳米晶为球形结构且掺杂体系的粒径有明显降低。     

Synthesis and Tribological Properties of WSe2 Nanorods

The WSe₂ nanorods were synthesized via solid-state reaction method and characterized by X-ray diffractometer, TEM, and HRTEM. The results indicated the WSe₂ compounds had rod-like structures with diameters of 10–50 nm and lengths of 100–400 nm, and the growth process of WSe₂ nanorods was discussed on the basis of the experimental facts. The tribological properties of WSe₂ nanorods as additives in HVI500 base oil were investigated by UMT-2 multispecimen tribotester. Under the determinate conditions, the friction coefficient of the base oil containing WSe₂ nanorods was lower than that of the base oil, and decreased with increasing mass fraction of WSe₂ nanorods when it was <7 wt.%. Moreover, the base oil with the additives was rather suited to high load and high rotating speed. A combination of rolling friction, sliding friction, and stable tribofilm on the rubbing surface could explain the good friction and wear properties of WSe₂ nanorods as additives.     

Bi2GeO5纳米棒的制备及其光催化性能

以硝酸铋和二氧化锗为原料、甘油和乙醇为溶剂,在不加表面活性剂条件下,通过液相反应和煅烧制备Bi2GeO5纳米棒,对其物相、形貌进行了表征,分析了其形成机理;以其为催化剂光催化降解罗丹明B(RhB). 结果表明,所制为纯Bi2GeO5材料,具有均一的棒状形貌和良好稳定的光催化活性. 随Bi2GeO5浓度增加,其催化降解RhB效果先显著提高后降低,Bi2GeO5浓度为1.5 g/L、光照150 min时光降解率最高,达90.4%. 水热过程中铋离子与乙二醇形成的配合物自组装成纳米棒状结构,与溶液中游离的锗酸根离子发生离子置换反应,形成Bi2GeO5纳米棒材料.     

二氧化锡气敏材料改性研究进展

气敏材料作为检测有毒有害及可燃气体的工具,已深入到人类生活的各个领域.SnO2作为无机气敏材料的代表,具有很多优异的性能.如物理、化学稳定性好,耐腐蚀性强、对气体的检测可逆、吸脱附时间短、电阻随浓度变化一般呈抛物线变化、制备费用较低,受到气敏研究者的广泛关注.本文从纳米SnO2的制备技术、添加气体过滤膜、运用表面修饰和掺杂改性等4个方面,归纳近年来国内外研究者为提高SnO2气敏材料的气敏性能所做的工作.并对其中存在的问题进行分析总结,对该领域今后的研究提出一些建议并对其发展趋势做了展望.     

Au‐nanoparticle‐decorated SnO2 nanorod sensor with enhanced xylene‐sensing performance

In this work, pure and Au‐nanoparticle‐decorated SnO₂ nanorods were prepared via a one‐step hydrothermal method combined with a facile deposition process, and then characterized by X‐ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, high‐resolution transmission electron microscopy, and X‐ray photoelectron spectroscopy. The xylene‐sensing performance of the nanorods was also investigated. The results show that Au nanoparticles with an average diameter of 4‐6 nm were immobilized on the surface of rutile SnO₂ nanorods. As the amount of Au increased, the surface‐adsorbed oxygen species gradually increased. The 12 mol% Au‐SnO₂ nanorods exhibited the highest response to 50 ppm xylene, a lower operating temperature (279 to 255°C), favorable selectivity, and fast response‐recovery speed (3 and 4 seconds, respectively). These properties made the fabricated nanorods good candidates for xylene detection. The possible mechanism for the enhanced xylene‐sensing performance is discussed.     

熔盐法制备纳米SnO2及其对乙醇的催化性能研究

以SnCl2.2H2O和NaHCO3为原料,采用熔盐法成功地制备了纳米SnO2,并对产物进行了XRD和TEM表征;同时,运用SPME-GC-MS联用技术研究了该纳米材料对无水乙醇在温度分别为100℃、150℃、200℃和250℃下的催化性能。结果表明:该纳米SnO2具有粒径小和分布均匀的特点,在前三个温度下,对乙醇仅表现为吸附作用,在250℃时,乙醇被转化为乙酸乙酯。最后,对乙酸乙酯的形成机理进行了初步探讨。     

稀土掺杂生物形态 SnO2多孔陶瓷材料的制备及气敏性研究

采用碱液处理改性的苎麻纤维做生物模板,进行稀土氧化物掺杂,制备苎麻形态La掺杂SnO2遗态陶瓷材料。对制备材料的组织成分和显微结构进行分析与表征,并测试了材料的比表面积、孔径分布及气敏性能。结果表明：掺杂稀土氧化物可抑制SnO2的长大,改善SnO2气敏材料对C2 H5 OH、CH3 COCH3及H2的气敏性能。