NiO/In2O3纳米复合材料的制备及气敏性能研究

采用水热法结合水浴法制备出了NiO/In2O3纳米复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等对其微观形貌和晶相进行表征分析。表征结果表明,制备所得In2O3纳米微球直径为200~300 nm,其表面均匀包覆厚度约为20 nm的NiO纳米片。气敏测试结果表明,基于NiO/In2O3异质结纳米复合材料的气体传感器对甲醛的最佳工作温度为220℃;在最佳工作温度下,对浓度为1×10^-5的甲醛气体响应可达到20,响应/恢复时间分别为4 s/16 s,且具有较好的重复性和选择性。最后,对分级结构及p-n异质结对其气敏机理进行了探讨。     

异质复合结构纳米纤维SnO2/ZnO的制备及其气敏特性研究

采用静电纺丝法制备了多级中空结构的SnO₂纳米纤维, 然后将SnO₂纳米纤维置于90℃乙酸锌溶液中, 恒温水浴条件下, 在SnO₂纳米纤维上生长了ZnO纳米球, 形成了异质结构的SnO₂/ZnO复合纳米纤维。分别通过XRD、SEM、EDX和XPS等表征手段对异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO材料的结构、形貌及元素含量进行了表征分析。异质结构的SnO₂/ZnO复合纳米纤维保持了SnO₂纳米纤维多级中空的纤维结构, SnO₂纳米纤维长度约为300 nm, 依附于SnO₂纤维表面的SnO₂纳米颗粒生长的ZnO纳米球直径为250~300 nm。采用静态气体测试系统对异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO气敏元件的气敏性能进行了测试。测试结果表明: 异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO气敏元件在最佳工作温度350℃下, 对(0.5~100)×10^-6丙酮具有优异的响应灵敏度、较好的选择性和长期稳定性。异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO中存在于ZnO纳米球与SnO₂纳米颗粒间的N-N同型异质结导致复合材料晶界势垒高度的降低, 改善了电子与空穴的输运特性, 促使SnO₂/ZnO异质复合纳米纤维的吸附能力大大增强, 从而改善了SnO₂/ZnO元件的丙酮敏感特性。     

Li掺杂NiO纳米纤维的制备及其气敏性能

以PVP和Ni(CH3COO)2·4H2O为原料采用静电纺丝法制备了Li掺杂的NiO纳米纤维,系统研究了不同浓度的Li掺杂对NiO纳米纤维的HCHO气体敏感性能的影响。实验结果表明,当Li的掺杂量为0.02mol时,NiO纳米纤维对HCHO气体具有最佳的气敏特性;在HCHO气体的体积分数为2000ppm,温度为300℃时,此NiO纳米纤维对HCHO气体的灵敏度为12.12。     

掺镉纳米SnO2的热稳定性,电导及气敏性能

本文研究了ＣｄＯ掺杂对纳米ＳｎＯ２粉料的热稳定性，电导及气敏特性的影响。结果表明，以非晶状态均匀分散在ＳｎＯ２颗粒表面的ＣｄＯ能阻止ＳｎＯ２之间的相互扩散，提高了纳米ＳｎＯ２的热稳定性；固溶于ＳｎＯ２昌粒中的ＣｄＯ量（Ｃｄ／Ｓｎ〈０．０５）很小，但对元件的电导影响显著；纳米级的晶粒尺寸（〈６ｎｍ）及ＣｄＯ的掺杂大大改善了ＳｎＯ２的气敏特性。     

纳米粒径RGTO SnO2薄膜的制备及气敏特性研究

针对RGTO SnO2薄膜颗粒粒径较大的问题，通过控制直流磁控溅射时的溅射气压，制备出了纳米粒径RGTO SnO2薄膜，用SEM表征了其形貌及粒径分布，研究了溅射气压对其形核及生长过程的影响，测试了薄膜对乙醇的气敏特性。研究结果表明，改变溅射气压能够有效控制RGTO SnO2薄膜的粒径，这种控制作用主要发生在形核阶段，是通过溅射气压对沉积速率的影响产生的；气敏测试结果证实了该纳米粒径敏感膜具有较高的灵敏度和较快的响应恢复特性。     

电弧等离子体制备纳米Ce—NiO的气敏特性

用Ｈ２＋Ａｒ电弧等离子体法制备纳米Ｃｅ－ＮｉＯ并研究其气敏特性。实验结果表明，与通常用作氧敏感器Ｐ型ＮｉＯ半导体材料相比，Ｈ２＋Ａｒ电弧等离子体法制备的纳米Ｃｅ－ＮｉＯ气敏材料表现出一定的ｎ型导电性，对乙炔具有很好的选择性和较同的灵敏度，其气敏特性与纳米Ｃｅ－ＮｉＯ晶粒的显微结构有关。     

多功能NiO—SnO2气敏材料的敏感特性

采用化学共淀淀法合成了不同配比的ＮｉＯ－ＳｎＯ２气敏材料，用Ｘ射线衍射法分析材料的结构与组成，测试了元件的气敏性能，并利用表面催化作用较好的解释了材料的敏感机理，通过改变ＮｉＯ的掺杂量及气敏元件的加热功率，ＮｉＯ－ＳｎＯ２材料可分别实现对Ｈ２，Ｃ２Ｈ５ＯＨ的选择性检测以及对Ｃ２Ｈ５ＯＨ、Ｈ２、ＣＯ、Ｃ４Ｈ１０和汽油等气体的广谱检测。     

纳米SnO2、ZnO及ZnO／SnO2复合材料的气敏性能研究

以ZnO、S如纳米颗粒及ZnO／SnO2复合纳米材料分别作为气敏基料制成旁热式气敏元件,运用扫描电镜观察产物的形貌,用静态配气法对浓度为100ppm的甲烷气体进行气敏性能的测试。结果表明,这几类元件的最佳工作温度及灵敏度差异较大,当工作温度为350℃时SnO2纳米颗粒的气敏性能最佳。此温度下,SnO2响应时间和恢复时间也比纯ZnO纳米颗粒分别缩短了2S和3S。     

SnO2气敏材料动态测试方法研究

气敏材料的气敏特性来源于气体在材料表面的吸附和表面反应过程。传统的气敏材料测试方法及仅仅测试材料在与气体接触前后电阻的变化,只有反映气体吸附的结果,而不能反映吸附和解吸的动态过程。本文提出了一种新的气敏材料测试方法,在间接加热的过程中测试气敏材料的动态特性。由于工作温度的变化,气敏材料的电阻按一定规律变化。不同气体在材料表面有不同的吸附机理和活化能,温度变化时气体在材料表面的反应平衡发生变化。根据这一原理可以得到气体的特征谱线,从而使气敏材料具有优良的选择性。     

微乳液法纳米SnO2材料的合成、结构与气敏性能

本文研究了由阴离子表面活性剂组成的微乳液在纳米SnO_2气敏材料合成中的应用,研究了阴离子表面活性剂类型及肋表面活性剂对纳米SnO_2材料平均晶粒度的影响．实验结果表明：由AES或K_(12)和丁醇组成的微乳液可得到平均颗粒尺寸＜20nm,平均晶粒度只有6nm左右的均分散SnO_2,用这种材料制成的气敏元件无需掺杂即具有较高的气体灵敏度．     

基于电纺技术构筑多孔SnO2纳米纤维膜的研究

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为纺丝助剂,五水合四氯化锡(SnCl4·5H2O)作为前驱体,采用静电纺丝技术结合高温煅烧法成功制备了直径为(363±28)nm的多孔氧化锡纳米纤维膜.使用SEM表征了纤维膜的微观形貌和尺寸,利用X射线衍射仪(XRD)研究了焙烧温度对晶粒尺寸的影响,利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、热重和差热同步仪(TGA-DTA)及拉曼光谱仪(Raman)等研究了纤维膜的分子结构变化、热稳定性和物相结构.研究结果表明,固定两喷丝头间距15.0 cm、流速0.5 mL/h、电场强度1.1～1.4 kV/cm时,可以电纺出表面光滑、直径均一的纳米纤维膜;经900℃焙烧制备得到晶粒尺寸约12.27 nm的四方相金红石型晶体结构的氧化锡纤维膜.     

调温纳米纤维/织物复合材料的制备与性能研究

为了研究一种新的环保型调温智能纺织品,利用静电纺丝技术制备了相变材料/PLA纳米纤维膜,使用莫代尔/纳米纤维膜/羊毛织物的三明治结构得到了纳米纤维/织物复合材料。研究了纳米纤维的形貌结构和热学性能,对复合织物进行了透湿透气性、保温性能和保温稳定性测试。分析结果表明:纳米纤维表面粗糙但粗细均匀且具有一定的取向性;纳米纤维膜的熔融温度为22.83℃,熔融热焓为80.37J/g;含有1.5g纳米纤维膜的复合织物的透湿透气性良好,透湿量为5070.24g/(m2·24h),透气率为193.59mm/s;复合织物的温度从20℃上升到35℃比普通织物慢了5min,表现出优异的调温性能;经过20次升降温循环测试,复合织物的自调温效果没有明显变化,说明其调温性能具有良好的稳定性。     

Nanofibers Comprising Yolk–Shell Sn@void@SnO/SnO2 and Hollow SnO/SnO2 and SnO2 Nanospheres via the Kirkendall Diffusion Effect and Their Electrochemical Properties

Nanofibers with a unique structure comprising Sn@void@SnO/SnO₂ yolk–shell nanospheres and hollow SnO/SnO₂ and SnO₂ nanospheres are prepared by applying the nanoscale Kirkendall diffusion process in conventional electrospinning process. Under a reducing atmosphere, post‐treatment of tin 2‐ethylhexanoate‐polyvinylpyrrolidone electrospun nanofibers produce carbon nanofibers with embedded spherical Sn nanopowders. The Sn nanopowders are linearly aligned along the carbon nanofiber axis without aggregation of the nanopowders. Under an air atmosphere, oxidation of the Sn–C composite nanofibers produce nanofibers comprising Sn@void@SnO/SnO₂ yolk–shell nanospheres and hollow SnO/SnO₂ and SnO₂ nanospheres, depending on the post‐treatment temperature. The mean sizes of the hollow nanospheres embedded within tin oxide nanofibers post‐treated at 500 °C and 600 °C are 146 and 117 nm, respectively. For the 250th cycle, the discharge capacities of the nanofibers prepared by the nanoscale Kirkendall diffusion process post‐treated at 400 °C, 500 °C, and 600 °C at a high current density of 2 A g^?1 are 663, 630, and 567 mA h g^?1, respectively. The corresponding capacity retentions are 77%, 84%, and 78%, as calculated from the second cycle. The nanofibers prepared by applying the nanoscale Kirkendall diffusion process exhibit superior electrochemical properties compared with those of the porous‐structured SnO₂ nanofibers prepared by the conventional post‐treatment process.     

静电纺制备二氧化锡/碳纳米纤维锂离子电池负极材料的研究进展

二氧化锡纳米材料具有毒性小、成本低、可逆容量高等优点,是当前研究最为广泛的锂离子动力电池负极材料之一。构建与碳复合的二氧化锡基纳米结构是缓解二氧化锡在长时间的嵌/脱锂循环过程中体积膨胀、控制纳米颗粒团聚问题以及增加材料导电性的有效方法。用高效、可控的静电纺丝技术,结合高温煅烧、水热合成、化学沉积等方法,可制备出结构型二氧化锡/碳复合纳米纤维。本文讨论了具有不同碳层分布的均匀型、核壳型及三明治型结构的二氧化锡/碳复合纳米纤维的制备方法,以及不同碳层分布对其锂电性能的改善状况及机理分析。     

异质结型NiO/ZnO复合纳米纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术, 以聚乙烯醇(PVA)和醋酸锌[Zn(CH₃COO)₂]为前驱体, 制备纯ZnO纳米纤维, 并以其为基质, 醋酸镍为镍源, 通过溶剂热法制备了NiO/ZnO复合纳米纤维. 利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和荧光光谱(PL)等分析测试手段对样品的结构和形貌进行表征。以罗丹明Ｂ的脱色降解为模式反应, 考察了样品的光催化性能。结果表明: NiO粒子均匀地负载到ZnO纳米纤维上, 得到了异质结型NiO/ZnO复合纳米纤维光催化材料, 与纯ZnO纳米纤维相比光催化活性明显提高, 且易于分离、回收和再利用。循环使用3次, RB的脱色率仍保持在89%以上。     

微乳液法纳米SnO2材料的合成、结构与气敏性能

本文研究了由阴离子表面活性剂组成的微乳液在纳米ＳｎＯ２气敏材料合成中的应用,研究了阴离子表面活性剂类型及肋表面活性对纳米ＳｎＯ２材料平均晶粒度的影响。     

PVDF/SiO_2原位复合纳米纤维膜的制备及性能研究

采用原位复合溶胶-凝胶法配制复合纺丝液,通过高压静电纺丝制备出PVDF/SiO_2复合纳米纤维膜。采用FTIR分析了PVDF与SiO_2分子间的相互作用,并通过TEM表征了纳米二氧化硅的具体分散状态。研究了纳米SiO_2的加入对膜的热性能、结晶行为及力学性能的影响。结果表明,原位复合溶胶-凝胶法使纳米SiO_2在PVDF中具有良好的分散性,由FTIR可知在纳米SiO_2与PVDF分子间形成了C-O-Si键,使纳米粒子与PVDF基体形成了一定的结合力,进而提高了纤维的强度,且对纤维的热性能及结晶行为也产生了一定的影响。