基于电纺丝法的In2O3/CdO复合材料的制备及甲醛气敏特性

用静电纺丝法制备了In(NO₃)₃/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纺丝前驱物, 然后分别在500、600、700℃时烧结得到三种In₂O₃ 纳米纤维. 通过X 射线衍射(XRD)仪、热重差热分析(TG/DTA)、场发射扫描式电子显微镜(FE-SEM)表征结果得知, 500℃时In₂O₃的晶相已经形成, 且粒径为最小, 约为24 nm, 纳米纤维呈介孔结构.将三种烧结温度的In₂O₃纤维制作成气敏元件, 测试对比了三种元件对甲醛气体的敏感特性, 结果表明, 500℃烧结得到的In₂O₃纳米纤维在工作温度为240℃时响应最好, 对浓度为10×10^-6 (体积分数, φ)甲醛的响应为7.用静电纺丝法合成了CdO 纳米颗粒, 通过XRD、SEM 表征得知CdO 呈粒径约为68 nm 的颗粒. 将In₂O₃和CdO以不同摩尔比(1:1, 10:1, 20:1)复合, 对比测试了纯In₂O₃及三种In₂O₃/CdO复合材料对应的气敏元件对甲醛的气敏特性, 测试结果表明当In₂O₃纳米纤维与CdO纳米颗粒以摩尔比10:1 复合时, 元件的工作温度较低(200℃), 且对甲醛表现出最佳的气敏特性, 对浓度为10×10^-6甲醛的响应为13.6, 响应/恢复时间为140 s/32s. 最后对不同摩尔比复合的In₂O₃/CdO对甲醛的气敏机理进行了初步分析.     

ZnO掺杂的SnO_2纳米纤维的制备、表征及气敏机理(英文)

以二水氯化亚锡(SnCl2·2H2O)为盐原料,采用静电纺丝的方法制备了SnO2纳米纤维.为了研究ZnO掺杂对SnO2形貌、结构及化学成分的影响,分别制备了不同含量ZnO掺杂的SnO2/ZnO复合材料.利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、扫描电镜(SEM)及能量色散X射线(EDX)光谱对材料的结晶学特性及微结构进行了表征.制备的SnO2/ZnO复合材料是由纳米量级的小颗粒构成的分级结构材料.ZnO含量不同,对应的SnO2/ZnO复合材料结构不同.表征结果表明ZnO的掺杂量对SnO2材料的形貌及结构均起着重要作用.将制备的不同ZnO含量的SnO2/ZnO复合材料进行气敏测试,测试结果表明,Sn:Zn摩尔比为1:1制作的气敏元件对甲醇的灵敏度优于其它摩尔比的气敏元件.讨论了SnO2/ZnO复合材料气敏元件的敏感机理.同时针对Sn:Zn摩尔比为1:1时表现出最好的气敏响应,分析了其原因,包括Zn的替位式掺杂行为、ZnO的催化作用、过量ZnO对SnO2生长的抑制作用以及SnO2与ZnO晶粒界面处的异质结.     

纳米晶钛酸铅表面态对介电性能的影响

将醋酸铅、钛酸四丁酯和硬脂酸在熔融状态下混合均匀后置于冷水浴中，使其凝固成凝胶，经不同温度焙烧，制成纳米晶PbTiO3.用X射线衍射光谱、红外光谱对产物进行表征.采用X射线光电子能谱和表面光电压谱对纳米晶PbTiO3表面状态分析,发现材料表面的不完整性主要是由氧空位造成.暴露在粒子表面的主要是金属离子.随着晶粒尺寸的减小，材料表面氧空位缺陷浓度增加，表面光伏效应增强，谱带变宽.纳米晶PbTiO3材料的表面状态对其极化性质有着重要的影响，使其静态介电常数远大于常规材料的静态介电常数.     

高介电常数TiO2纳米晶的表面态研究

将钛酸四丁酯和硬脂酸在熔融状态下混合均匀后置于冷水浴中,使其凝固成凝胶,通过控制烧结过程中氧气的含量,成功地制备出粒度均匀、介电性能好的纳米晶TiO2.通过采用X射线光电子能谱和表面光电压谱对纳米晶TiO2表面状态的分析发现,材料表面存在大量的氧空位缺陷,暴露在粒子表面上的主要是一些金属Ti4+.纳米材料的这种表面状态对其极化性质具有重要的影响,使其在接近静态条件下的低频介电常数远大于常规材料的介电常数.     

In2O3/CdO复合材料的制备及气敏特性

采用水热合成方法制备了花状In2O3纳米材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDX)及透射电镜(TEM)对材料的结晶学特性及微结构进行了表征.制备的In2O3材料呈现花状,是由粒径约20nm的椭球状小颗粒构成的分级结构材料.将制备的In2O3与纳米CdO以摩尔比1:1混合后,发现制成的In2O3/CdO复合材料经热处理后呈现葡萄状多孔结构.测试In2O3/CdO复合材料制作的气敏元件处于最佳工作温度(410°C)时,对0.05×10-6(体积分数,φ)的甲醛气体表现出较高的灵敏度.对比测试发现,In2O3/CdO复合材料制作的气敏元件对不同浓度甲醛的灵敏度明显优于纯花状In2O3纳米材料.同时In2O3/CdO复合材料制作的气敏元件在乙醇、甲苯、丙酮、甲醇以及氨气等干扰气体中具有对甲醛良好的选择性.讨论了In2O3/CdO复合材料气敏元件的敏感机理.     

水云条件下大气偏振特性研究及其模拟分析

研究了水云光学特性对大气偏振特性的影响,对水云条件下大气偏振模式进行了仿真。使用基于蒙特卡罗法的矢量辐射传输模式,模拟350~700nm波长下大气偏振特性随水云的光学厚度、有效半径的变化趋势。通过计算450nm波长处不同太阳高度角下的全天空离散点的Stocks矢量,对水云下大气的偏振分布模式进行研究,并与晴朗大气下的天空光偏振度和偏振方位角模式进行分析比对。结果表明,波长越大,偏振度随水云光学厚度增大而减小的趋势越明显。随着有效半径的减小偏振度有一定程度的减小,但对短波波段影响较小。随着太阳高度角的增大,天空可探测区域整体偏振度下降。天空光的偏振度近0区域,会对其附近偏振方位角的准确性产生一定影响。水云天气下的大气偏振分布研究为偏振光导航传感器的实际应用提供了理论基础。     

ZnO/PPy异质纳米复合材料的制备、表征及其气敏特性

室温下, 采用原位聚合法, 以吡咯(PY)为单体, 氯化铁(FeCl₃·6H₂O)为氧化剂, 在塑料基片上聚合生长了聚吡咯(PPy)纳米微球. 然后在聚吡咯基片上生长ZnO种子, 将表面种有ZnO种子的PPy元件置于六次甲基四胺与硝酸锌的混合溶液中, 90 ℃水浴中, 在PPy微球上生长了ZnO纳米棒, 合成了PPy/ZnO异质纳米复合材料. 分别通过X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对PPy/ZnO异质纳米复合材料的结构和形貌进行了表征. 制备了塑料基的PPy/ZnO异质纳米复合材料气体传感器, 在室温下, 对10×10^-6-150×10^-6 (体积分数)浓度范围的氨气进行了气敏测试, PPy/ZnO气敏元件对氨气响应的灵敏度基本呈线性关系, 且对甲醇、丙酮、甲苯等有机气体表现出很好的选择性. 最后, 对PPy/ZnO异质纳米复合材料的形成机理进行了简要分析.     

Y掺杂的ZnO纳米纤维材料的制备及其气敏传感器作用机理

采用静电纺丝法成功制备了Y掺杂的ZnO纳米纤维.并通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),能量色散X射线(EDX),透射电子显微镜(TEM)以及热重差热分析(TG-DTA)等手段对样品的结构和形貌进行了表征分析.同时用纯的ZnO和Y掺杂的ZnO纳米纤维制备了传感器,对浓度为(1-200)×10^-6 (体积分数)丙酮的气敏特性进行了测试分析.测试结果表明,可以通过简单控制纳米纤维中Y的含量,来微调该传感器的气敏特性.同时也发现通过Y掺杂, ZnO纳米纤维对丙酮的气敏特性有所改善,表现出很高的响应.纯ZnO和Y掺杂ZnO制成的传感器对几种潜在干扰气体表现出良好的选择性,比如氨气、苯、甲醛、甲苯以及甲醇.本文最后也讨论了该传感器的气敏作用机理.     

PdO,Au, CdO修饰SnO2纳米纤维的制备及其气敏特性

采用静电纺丝的方法制备了SnO₂纳米纤维,并分别用PdO、Au、CdO对该纳米纤维材料进行表面修饰.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)分析、Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积测试对材料进行表征.修饰前后, SnO₂纳米纤维都是由约15 nm的纳米颗粒构成的直径约为200 nm的多级结构材料.采用静态测试系统对纯SnO₂及不同物质修饰的SnO₂的气敏特性进行测试,结果表明,未修饰的SnO₂纳米纤维气敏元件对甲醛具有较好的响应.修饰后的SnO₂材料的气敏特性都有明显的改善. CdO修饰的SnO₂气敏元件对甲醛的响应值最高,且响应恢复时间短,选择性好. Au修饰的SnO₂气敏元件对甲醛响应的最佳工作温度从300 ℃降到了200 ℃.经PdO修饰后, SnO₂纳米纤维对甲苯的响应值变得最高.初步分析了经过修饰的SnO₂气敏材料的敏感机理.     

金属氧化物异质结气体传感器气敏增强机理

金属氧化物异质结由于费米能级效应、不同组分之间的协同作用,常被用来提高电阻型金属氧化物半导体气体传感器的气敏特性。本文简述了近年来国内外金属氧化物异质结材料的类别,主要分为混合氧化物结构、层状结构、第二相粒子修饰结构、一维纳米结构和核-壳结构;重点综述了金属氧化物异质结的气敏增强机理,包括异质结效应、协同效应、催化溢流效应、响应反型、载流子分离及微结构调控六大机理;分析了当前异质结气体传感器面临的瓶颈。最后对纳米异质结气体传感器的发展进行了展望,今后金属氧化物异质结气体传感器可以从明确异质结界面机理展开,这将为自下而上地设计出符合实际需要的气体传感器提供一定参考。