氧化镧掺杂对氧化锡粉体特性及气敏性的影响

利用高能球磨工艺,制备了不同氧化镧掺杂量的氧化锡粉体.研究了粉体的比表面积、微观形貌和物相结构,测试了镧掺杂前、后氧化锡粉体的本征电阻及其对乙醇的气敏性能.结果显示:随氧化镧掺杂量增加,氧化锡衍射峰沿2θ升高方向偏移,偏移程度先增大后恢复到原位置;对乙醇气体灵敏度先减小后增大.当氧化镧掺杂量为1.5;时,氧化锡衍射峰偏移最大,掺杂氧化锡粉体比表面积最大,掺杂氧化锡颗粒最小,电阻最低,对乙醇的灵敏度最低.说明氧化镧掺杂改善了氧化锡粉体对乙醇的气敏选择性.     

Sn掺杂ZnO厚膜乙醇气敏特性的研究

采用化学共沉淀法制备了Oat;,5 at;,7at;,9at;四种不同Sn掺杂ZnO前驱体.经退火处理得到不同Sn掺杂的ZnO粉末.通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对不同样品的晶体结构和表面形貌进行表征.利用浸渍法制作气敏元件,并测试其气敏特性.结果表明:Sn掺杂ZnO具有六方纤锌矿结构,尺寸分布均匀,且六棱柱表面呈粗糙多孔状.在65℃工作温度及光照条件下,7at; Sn掺杂ZnO元件对乙醇气体表现出较好敏感特性,响应和恢复时间分别为1 s和5 s,灵敏度达到400.针对气敏特性的改善,结合表面吸附理论和光激活理论对气敏机理进行了进一步探讨.     

石墨烯/WO3纳米片的制备及对H2S气敏性能的研究

为了改善WO3基材料的气敏性能,通过水热法制备出石墨烯添加量为0.5;、0.8;、1.0;、1.5;(质量分数)的石墨烯/WO3纳米片复合材料.利用XRD和FE-SEM对材料的物相、形貌进行表征,并研究其对H2S的气敏性能.结果表明,复合石墨烯对WO3的结构和形貌产生了较大的影响,石墨烯复合使材料对H2S的灵敏度提高,工作温度降低,石墨烯(0.5wt;)/WO3纳米片复合材料在110 ℃对100 ppm H2S气体灵敏度可达8.3,且响应-恢复时间短.     

Cu掺杂WO3纳米棒的制备及其对正丁醇的气敏响应

通过水热法简易的制备出Cu掺杂WO3纳米棒材料,并运用XRD、SEM、BET等手段对其物相、形貌和比表面积等进行了表征,并研究了其对正丁醇的气敏性能.气敏测试结果表明,所制备的Cu掺杂WO3纳米棒材料对正丁醇具有良好气敏性能.当工作温度为400 ℃时,Cu掺杂WO3材料对100ppm的正丁醇的响应达到了29,约为纯WO3的3倍.同时,Cu掺杂WO3材料对正丁醇的检测限可低至0.1ppm,并且对正丁醇还具有良好的选择性.最后对所制备的Cu掺杂WO3材料进行了气敏机理解释.     

微波水热合成SnO2微球及其生长机理初探

以结晶四氯化锡( SnC14·5H2O)为原料,聚乙二醇(PEG)为模板剂,采用微波水热法制备了单分散性良好的SnO2微球.通过XRD、SEM、TEM等对产物的结构和形貌进行分析,初步研究了SnO2微球的生长机理并以罗丹明B为模拟污染物研究其光催化活性.结果表明:SnO2微球是由大量细小晶粒堆积而成的,微球直径约1.3 μ,m.PEG分子在超声分散及搅拌作用下形成小球模板,后续的水热反应使生长单元在模板上不断地沉积、长大,进而形成规则SnO2微球.光催化实验表明所制备的SnO2微球具有较高的光催化活性.     

CuO/ZnO多孔复合纳米纤维的制备及气敏性能研究

通过静电纺丝法成功制备出CuO/ZnO多孔复合纳米纤维.对材料的气敏性能进行测试,结果表明:Cu的引入可以有效降低材料的工作温度和提高材料对乙醇气体的选择性和灵敏度.随着Cu含量的增加,材料对乙醇气体的灵敏度先增加后降低,其中CuO/ZnO(Cu∶ Zn=1:10)对乙醇的灵敏度和选择性最佳.最后,对复合纳米纤维材料的敏感机理进行了研究,并初步探索了引入Cu后材料工作温度降低和灵敏度增加的原因.本项工作有助于开发新型高效的酒精传感器和拓宽复合纤维材料的实际应用.     

铁、镧共掺杂介孔TiO2微球的制备及光催化性能研究

以钛酸异丙酯为钛源,利用三嵌段共聚物EO106 PO70 EO106(F127)修饰的溶胶-凝胶法合成了La、Fe共掺杂的单分散TiO2介孔微球.并通过X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、能谱分析(EDX)、透射电镜(TEM)、BET、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见光漫反射技术对样品的物相组成及微观结构进行了表征,利用紫外光照射降解亚甲基蓝溶液的方法测定其光催化性能.结果表明:与纯TiO2介孔微球相比,La3+的掺入抑制了TiO2晶粒的长大,La3+和Fe3+共掺入TiO2介孔微球的紫外-可见光的吸收带边发生红移,禁带宽度减小;在紫外光照射下,1at;La3+掺杂以及Fe3+、La3+共掺TiO2介孔微球的光催化活性均高于纯TiO2,其中1at;Fe/1at;La-TiO2的光催化性能最好.     

三维有序大孔WO3的制备及其对丙酮的气敏响应

三维有序大孔(3DOM)材料具有高度有序的孔结构和较大的比表面积,这些特点有利于气体在材料表面的传输与扩散,可以作为良好的气敏材料.本文通过聚苯乙烯模板结合煅烧处理的方法制备了3DOM WO3气敏材料,并运用XRD、SEM、BET、XPS等手段对其物相、形貌、比表面积和表面成分等进行了表征.气敏测试结果表明,所制备的3DOM材料对丙酮灵敏度高(在丙酮浓度10 ppm时,S=10),检测限可低至0.2 ppm.此外,3DOM WO3材料对丙酮还具有良好的选择性和长期稳定性.最后,对所制备的3DOM WO3材料进行了气敏机理解释.     

纳米WO3中空球的制备及其气敏性能研究

采用液相沉淀法在乙二醇/水混合体系中以钨酸钠、盐酸及水合肼为反应物制备了WO3纳米中空微球,通过XRD、FTIR、SEM等分析手段对产物的晶型结构、结构官能团和形貌进行了表征,探讨了WO3纳米中空球的形成机理,并对其气敏性能进行了研究.结果表明,制备的具有中空结构的纳米WO3为以单斜WO3和正交WO3为主的多晶相,晶粒度为25.93 nm,水合肼的添加为其中空结构的形成起到了重要作用,气敏性能研究表明,纳米WO3中空球对H2S具有很好的选择性,在工作电压为5.00V时,其灵敏度可达40.90.     

CuO-NiO/SnO2光催化剂的制备、表征及产氢性能

采用溶胶-凝胶法制备纳米SnO2,通过浸渍法制备CuO-NiO/SnO2光催化材料,采用XRD、UV-Vis DRS、TEM及HRTEM对其结构、形貌及光吸收性能进行表征。在紫外灯照射下,以无水乙醇为电子给体,详细考察了CuO掺杂量、NiO掺杂量、乙醇浓度等对SnO2光催化产氢性能的影响。研究结果表明:5%CuO-7%NiO/SnO2的光催化产氢性能最佳,约是同条件下纯SnO2产氢性能的2.8倍;最优乙醇浓度约为1.2 mol/L。     

单分散二氧化硅微球的制备及表面化学修饰

采用St(o)ber法在醇-水混合体系中,以正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源,在氨水催化作用下制备SiO2纳米微球,分析了不同浓度的氨水、TEOS、乙醇和温度对SiO2微球形貌及粒径的影响,并利用透射电镜对其形貌和粒径进行表征.最后引入具有疏水基团的十六烷基三甲氧基硅烷对SiO2微球表面进行修饰,并采用FT-IR和测量接触角对修饰的SiO2微球进行分析.结果表明:SiO2微球粒径随氨水浓度的增加而增大;随TEOS、乙醇浓度和温度的升高先增大后减小;并通过FT-IR和测量接触角证明疏水基团成功接枝到SiO2微球表面.     

多级结构CuO微球的制备及室温NOx气敏性能研究

采用一步水热合成方法制备具有多级结构的CuO微球.以聚乙二醇为结构导向剂,通过改变水热温度控制表面形貌.结果表明:制备的CuO微球的直径约为2.1μm,并且球体表面是由纳米棒疏松排列的.这种多级结构增大了材料的比表面积和活性位点.室温下,水热温度为120.C的样品CuO120对NOx表现出优异的气敏性能,最低检测限可达到1 ppm.CuO120对100 ppm NOx的灵敏度为74.4;,响应时间仅为2.6s.同时,CuO120气敏传感器具有很好的选择性和稳定性.     

4d金属掺杂增强SnO2对丙酮光学传感特性的理论分析

通过检测人体呼出气体中的微量丙酮可以筛查出早期的糖尿病患者,因此寻找能进行微量丙酮气体灵敏探测的材料是一个研究热点。本文计算4d金属杂质Mo、Ru、Rh、Ag掺杂金红石相SnO₂(110)表面吸附丙酮分子后的表面电荷布居(氧化还原性能)、态密度、光学性质以及吸附稳定性,讨论了4d金属杂质掺杂对金红石相SnO₂(110)表面光学气敏传感特性的影响。研究结果发现:各金属杂质对表面的氧化还原性能都有着不同程度的影响;4d电子在费米能级附近形成杂质峰,其中Ru-4d电子引入的杂质峰最大,离费米能级最近,对SnO₂的禁带宽度改善最大;Ru掺杂对于金红石相SnO₂(110)表面在可见光范围内(400~760 nm)的光学性质的改善相对于Mo、Rh、Ag掺杂也有着较大的优势;所有的掺杂表面都能自发吸附丙酮分子,吸附后稳定性为:Ru＞Rh＞Ag＞Mo。结论表明,Ru掺杂的SnO₂作为较为有效的丙酮光学气敏探测材料,有望通过探测人体呼出气体中的丙酮从而达到改善糖尿病的早期发现和诊断的效率。     

溶胶-凝胶合成NiO-ZnO复合物及其乙醇敏感特性研究

以Zn(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O为原料,采用柠檬酸溶胶-凝胶法合成了NiO-ZnO系列复合物.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对系列复合物的物相及形貌进行表征,利用静态配气法对其气敏性能进行测试.研究了煅烧温度对复合物乙醇敏感特性的影响.结果表明,600℃下煅烧得到的NiO-ZnO复合物对乙醇在较低的工作温度125℃下具有良好的敏感性能,如对50 ppm乙醇的灵敏度为29.8,响应和恢复时间很短仅为8s和14 s,且对于汽油、丙酮、乙醚等其余7种测试气体有较高的选择性,经1个月的稳定性测试该复合物对乙醇敏感特性基本保持不变.     

稀土元素与In共掺对SnO2导电性能影响的第一性原理研究

AgSnO2触头材料中的SnO2近乎绝缘,为了提高触头材料的电性能提出了稀土材料La、Ce、Y和In共掺杂的方法.采用基于密度泛函的第一性原理对SnO2以及单掺杂稀土元素的SnO2和共掺稀土元素和In的SnO2晶胞进行能带和态密度的计算.结果表明:掺杂后的材料仍旧是直接带隙半导体材料,都具有热稳定性,共掺杂可以进一步使得导带底、价带顶向费米能级附近移动,进而窄化带隙;共掺杂比单掺的电子有效质量小,电导率大,其中Y和In共掺杂的导电性最好.共掺杂比单掺稀土元素更能提高AgSnO2触头材料的导电性,为触头材料的发展提供了理论依据.     

单分散SiO2微球的制备及疏水改性研究

采用改进的凝胶-溶胶法制备了200~800 nm的单分散SiO2微球,并通过真空冷冻干燥法得到不易团聚的单分散SiO2粉体,采用乙醇超临界方法对制备的SiO2微球进行疏水改性.通过扫描电镜和氮吸附-脱附分析仪对SiO2微球的表面形貌、粒径以及孔径分布进行表征;用傅里叶红外变换测试和测量接触角对疏水改性的SiO2微球进行分析.结果表明SiO2微球粒径随二次加入TEOS体积增加呈先增大后减小.经过乙醇超临界处理,SiO2微球表面成功接枝上了疏水烷基,微球尺寸越小,疏水性越好,其接触角高达149°,单次SiO2微球处理量对结果无明显影响.采用本方法可以单次处理12 g以上的SiO2微球,接触角均在140°左右,可充分满足实验室使用需求.经过真空冷冻技术和乙醇超临界技术得到疏水单分散SiO2微球粉体,具有不易团聚及单分散性良好的优点,能够作为胶体晶体原料和三维有序材料(3-DOM)模板剂进行广泛应用.     

MnO2/NiO纳米复合微球的制备及室温NOx气敏性能研究

采用低温沉淀法合成含有Mn和Ni的碳酸盐前驱体.经焙烧处理制备了MnO2/NiO纳米复合微球.采用SEM和XRD研究了复合材料的形貌和结构.结果表明:所制备的MnO2/NiO复合微球直径约为2μm.微球表面纳米粒子稀松的排列,且粒子端口呈介孔结构.在室温下,MnO2/NiO-2薄膜传感器对NOx具有较好的气敏响应.当NOx气体浓度为100 ppm时,灵敏度达36;,响应时间为11s.MnO2/NiO-2传感器对NOx气体的最低检测线为3 ppm.     

三种改性方法对纳米ZnO催化剂粉体的光催化性能的影响

以SnCl4·5H2O、ZnNO3·6H2O、HCl、NaOH、FeCl3·6H2O为原料,采用共沉淀法制备Fe掺杂纳米ZnO、纳米ZnO/SnO2和Fe掺杂纳米ZnO/SnO2三种复合催化剂粉体,以降解甲基橙溶液反应为模型,研究了不同比例的ZnO/SnO2复合、Fe元素掺杂量以及SnO2复合Fe元素掺杂同时作用对纳米ZnO粉体光催化活性的影响,采用X射线衍射(XRD)测试方法对不同量Fe元素掺杂纳米ZnO粉体进行了表征.采用透射电镜对三种改性方法ZnO粉体进行表征.结果表明:随着ZnO/SnO2的物质的量比增加,ZnO/SnO2复合光催化剂的催化活性先增加,然后降低;随着Fe掺杂量的增加,纳米ZnO粉体的光催化活性先增加,然后降低.三种改性方法都能提高纳米ZnO粉体的光催化活性,其中Fe元素掺杂以及SnO2复合改性纳米ZnO粉体的光催化效果最好,物相为ZnO和SnO2,颗粒尺寸为15 ～20 nm,分散性好,比表面积为68.7m2/g.     

三维花状Ni(OH)2/CNT纳米复合材料制备及NOx气敏性能研究

为了制备室温下对NOx气敏性能优异的纳米材料,本文采用简单的一步回流法制备出呈三维花状的Ni(OH)2/碳纳米管(CNT)纳米复合材料.分别采用XRD、SEM、TEM等表征手段研究了复合材料的形貌和结构.结果表明:三维花状结构是由Ni(OH)2纳米薄片层层堆叠组装起来的,CNT很好的嵌入在花状结构内.该材料在室温条件下对NOx有较好的气敏性能,当CNT的加入量为20 mg时,对于97 ppm NOx气体响应最快为8 s,灵敏度可达到24;,最低检测限为0.97 ppm.对其气敏机理进行研究发现,CNT的加入,有利于提高该复合材料的导电性能和气体的传输能力.该复合材料具有3D结构和独特的化学组成有望在气敏器件、催化等领域得到广泛的应用.     

胶原纤维为模板制备Gd掺杂纤维状二氧化钛及光催化性能研究

以胶原为模板剂、硫酸钛为钛源、硝酸钆为掺杂源制备了钆掺杂纤维结构TiO2(Gd-TiO2).通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)、X射线光电子能谱(XPS)对样品的表面形貌、晶相组成、紫外吸收带、元素组成及化合价态进行了分析.以甲基橙为目标降解物,研究了样品的光催化性能并确定钆的最佳掺杂量.结果表明:600℃煅烧温度下2;Gd-TiO2纤维结构完好、光催化效果最好,光反应30 min后其降解率达到91.89;,比起未掺杂试样大大提高.钆掺杂会改变TiO2的晶粒尺寸并能够抑制TiO2从锐钛矿相向金红石相转变,掺杂后紫外吸收带发生蓝移.