基于SnO2-CuO纳米纤维的薄膜型H2-S传感器研究

采用同轴静电纺丝技术制备了SnO2-CuO复合纳米纤维,采用提拉法将SnO2-CuO纳米纤维涂覆于印有梳状Au电极的氧化铝陶瓷管表面形成敏感薄膜,设计了一种新型薄膜式H2 S传感器。采用 X 射线衍射、扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱( XPS)表征SnO2-CuO纳米纤维的相组成和微观形貌,分析了敏感薄膜成分配比和厚度对硫化氢敏感机理和电化学特性。采用WS-30A型气敏元件分析仪测试了H2 S传感器敏感特性、温度特性、湿度特性、动态响应、抗干扰特性和稳定性。结果表明,以C50纳米纤维为敏感薄膜(膜厚为70 nm)的H2 S传感器,在温度为25℃, H2 S气体浓度为10~60 mg/L时,传感器线性度和灵敏度分别为92.3％和98.2％,响应最大值为1080,承受的最大相对湿度为95％,动态响应和恢复时间分别为4和12 s。此传感器对CO, NO2, SO2, NH3, CO2, CH4和H2等有害气体具有较好的抗干扰性。在矿井中连续使用12月后,响应衰减了9.2％,响应正常时间为10.9月。     

TiO2-SnO2纳米晶膜紫外光照下对臭氧气敏性能的研究

以低温水热法制备了TiO2-SnO2复合纳米晶粒,采用提拉法涂敷于带有金电极的氧化铝陶瓷管表面形成敏感薄膜,设计了一种新型薄膜式臭氧传感器。采用X射线衍射仪、热场发射扫描电子显微镜、能量色散X射线谱仪和紫外-可见光谱能谱仪,表征了TiO2-SnO2纳米晶粒的晶体结构和微观形貌。采用紫外-可见吸收光谱法和电化学方法,讨论了TiO2-SnO2纳米晶粒对臭氧敏感机理与光电化学特性。在气体传感器静态测试系统上,采用XEDWS-60A型气敏元件分析仪测试了紫外光下臭氧传感器敏感特性、动态响应、抗干扰和稳定性。结果表明,以Ti与Sn摩尔比为6的TiO2-SnO2纳米晶粒为敏感薄膜的臭氧传感器,在相对湿度为40%和温度为25℃条件下,臭氧浓度为0.1~1.8μg/L时,有、无紫外光照射的臭氧传感器线性度分别为97.5%和78.5%,动态响应分别为2和9 s,恢复时间分别为5.5和15 s。此传感器对CO、NOx、甲醛、丙酮、丁醇和甲醇等气体具有良好的抗干扰性能。在汽车上连续使用12个月后,响应衰减了4.7%,响应正常时间为8.5个月。     

基于氧化锌/聚苯胺复合材料的薄膜型甲醇传感器研究

采用低温水热法制备了纳米氧化锌(ZnO),并利用原位聚合法制备了ZnO/聚苯铵复合材料。将制备的ZnO/PANI纳米晶粒均匀涂覆于刻有叉指Pt电极玻璃基底表面形成敏感薄膜,设计了一种薄膜型甲醇传感器。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱(XPS)仪表征了ZnO/PANI纳米晶粒的相组成和微观形貌,分析了敏感薄膜成分配比对甲醇气敏机理和电化学特性,测试了甲醇传感器敏感特性、温度特性、湿度特性、动态响应和选择稳定性。结果表明,以PZ50纳米晶粒为敏感薄膜的甲醇传感器,在温度为30℃、甲醇气体浓度为25 mg/m~3时,传感器响应最大值为1795.6,相对湿度限值为90%,动态响应和恢复时间分别为6.9和19.6 s。此传感器对N_2O、甲醛、乙醇、丙酮和1,3-丁二烯等气体无明显响应,在汽车上连续使用12周后,响应衰减了2.3%。     

基于La1-xSrxMnO3敏感材料的电流型NOx传感器研究

采用喷雾热分解技术制备了NO x传感器敏感材料La1-x Sr x MnO3,以多孔的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为固体电解质,设计了一种新型的电流型NO x传感器。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、程序升温脱附仪和X-射线光电子能谱(XPS)仪,表征了La1-x Sr x MnO3粉体的相组成和微观形貌,分析了敏感材料La1-x Sr x MnO3对NO x吸附强度与Mn氧化价态变化机理。在NO x传感器气敏性能测试装置上,利用DJS-292型恒电位仪测试了传感器敏感特性、温度特性、动态响应、抗干扰和稳定性。结果表明,以La0.5Sr0.5MnO3为敏感材料的NO x传感器,在极化电压为#300 mV,NO x浓度为0~1000μL/L时,NO x传感器线性度和灵敏度最大值分别为96.6%和97.1%,承受的温度上限为1200℃。在650℃,浓度从200μL/L转换到500μL/L时,NO x传感器动态响应和恢复时间分别为25 s和15 s。此传感器对CO、SO2、甲醛、乙醛、菲、丙酮和丙烯醛等气体具有良好的抗干扰性能。在汽车上连续使用12个月后,响应电流衰减了8.6%,响应电流正常时间为5个月。     

基于CeO2-Co3O4纳米纤维的催化发光式甲醛传感器研究

采用双喷嘴静电纺丝法制备了CeO2-Co3 O4纳米纤维,将制备的CeO2-Co3 O4纳米纤维均匀涂覆于 ω型加热线圈表面形成催化发光薄膜,设计了一种新型催化发光甲醛传感器.采用X射线衍射仪、 扫描电子显微镜、 全自动程序化学吸附仪和X-射线光电子能谱仪,表征了Co3 O4-CeO2纳米纤维的相组成和微观形貌,讨论了甲醛在CeO2-Co3 O4催化剂表面的电化学特性和催化发光机理.在优化条件下,即波长500 nm、 温度550℃ 、 载气流速0.2 L/min,甲醛传感器件(Ce30)催化发光强度与甲醛浓度在1.2~50μg/m3范围内有良好的线性关系,灵敏度为40.04 a.u./(μg/m3),检出限为1.2μg/m3,动态响应和恢复时间分别为2.4和3.5 s.此传感器可用于汽车尾气中甲醛浓度检测,相对误差范围为0.4%~1.1%,相对标准偏差RSD<3%(n=6).     

一维Ga2O3/SnO2纳米纤维的制备及其气敏性能

通过静电纺丝法制备了一维Ga2O3/SnO2纳米纤维,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等方法对材料进行了表征,测试了不同Ga2O3质量分数(0、40%、50%、60%、70%、100%)的Ga2O3/SnO2纳米纤维(650℃,5 h)对应元件对三甲胺、丙酮、乙醛、乙酸、氨气、乙醇、甲醛7种气体的气敏性能。结果表明:在室温(25℃)时,60%(w/w)Ga2O3-40%(w/w)SnO2纳米纤维对三甲胺气体具有较高的灵敏度和较短的响应/恢复时间。对1000μL·L^-1三甲胺的灵敏度达到51;检出限达到0.8μL·L^-1,其灵敏度为1.3。     

基于ZnO-SnO2纳米纤维的化学链燃烧式甲烷传感器研究

采用双喷嘴静电纺丝技术制备了ZnO-SnO2纳米纤维,将制备的ZnO-SnO2纳米纤维均匀涂覆于铂热敏电阻表面形成催化薄膜,设计了一种新型化学链燃烧式甲烷传感器。采用 X 射线衍射仪、扫描电子显微镜、全自动程序化学吸附仪和X-射线光电子能谱仪,表征了ZnO-SnO2纳米纤维的相组成和微观形貌,讨论了催化薄膜表面的电化学性能对甲烷化学链燃烧反应的影响。采用DL07-YJ108D型电压测量仪测试了甲烷传感器灵敏响应性、温湿特性、选择性和长期稳定性。结果表明,以Zn50纳米纤维为催化薄膜的甲烷传感器,在温度为350℃,甲烷浓度为0.1~60μg/L时,传感器线性度和灵敏度最大值分别为99.4%和0.12 V/(μg/L),最大响应为8.2 V,动态响应和恢复时间分别为5.4和10.8 s,承受的最大相对湿度为95%。在矿井中连续使用6个月后,响应下降了2.0%。     

基于Pd@SnO2-ZnO纳米纤维的薄膜型 挥发性有机物传感器研究

采用静电纺丝法制备了4种不同类型ZnO纳米纤维,均匀涂覆于刻有叉指铂金电极的硅基底表面形成敏感薄膜,设计了一种薄膜型挥发性有机物传感器.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱仪,表征了敏感薄膜的相组成和微观形貌,分析了敏感薄膜的气敏机理和电化学特性,测试了传感器对甲苯、甲醛、丙酮和乙醇的灵敏特性、温度特性...     

TiO_2/PtO-Pt复合膜和SnO_2/PtO-Pt复合膜氢敏性能的研究

将PtO Pt纳米粒子膜与TiO2 ,SnO2 纳米粒子膜复合 ,利用PtO Pt纳米粒子膜作为插入电极和催化剂 ,设计并研制出一类新型双层结构复合膜气体传感器 .采用TEM和SEM对薄膜的显微结构进行了表征 .对空气中 4 0 %H2 的氢敏性能研究表明 :2 0 0℃时 ,TiO2 /PtO Pt复合膜对氢气的灵敏度为 70 % ,而TiO2 纳米粒子膜无响应 .10 0℃时 ,SnO2 /PtO Pt复合膜的灵敏度为 92 % ,同样条件下 ,SnO2 纳米粒子膜的灵敏度仅为 4% .说明PtO Pt纳米粒子膜的催化作用能够显著提高TiO2 和SnO2 膜的氢敏性能 .另外 ,TiO2 /PtO Pt复合膜和SnO2 /PtO Pt复合膜均对空气中H2 有很高的选择性     

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.     

SnO2-TiO2薄膜载体对Au-Pt纳米颗粒电化学性能的影响

采用真空镀膜法在玻碳(GC)电极表面修饰SnO2-TiO2薄膜, 在SnO2-TiO2/GC复合电极表面组装Au-Pt双金属纳米颗粒, 制得Au-Pt/SnO2-TiO2/GC复合电极. 通过循环伏安法(CV)研究了SnO2-TiO2薄膜载体对Au-Pt双金属纳米颗粒电化学性能的影响; 采用扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对Au-Pt在SnO2-TiO2薄膜沉积的形貌及结构进行了表征. 研究结果表明, 10 nm的Au-Pt双金属纳米颗粒均匀地组装于SnO2-TiO2薄膜表面; SnO2-TiO2薄膜载体改善了复合电极抗CO中毒能力; Au-Pt双金属合金的形成提高了Pt 对甲醇氧化的电催化能力, SnO2-TiO2薄膜载体又使Pt纳米粒子d空轨道增多, 提高了Au-Pt双金属纳米颗粒的稳定性和催化性能.     

TiO2/PtO-Pt复合膜和SnO2/PtO-Pt复合膜氢敏性能的研究

将PtO-Pt纳米粒子膜与TiO2，SnO2纳米粒子膜复合，利用PtO-Pt纳米粒子膜作 为插入电极和催化剂，设计并研制出一类新型双层结构复合膜气体传感器。采用 TEM和SEM对薄膜的显微结构进行了表征，对空气中4.0H2的氢敏性能研究表明： 200℃时，TiO2/PtO-Pt复合膜对氢气的灵敏度为70％，而TiO2纳米粒子膜无响应。 100℃时，SnO2/PtO-Pt复合膜的灵敏度为92％，同样条件下，SnO2纳米粒子膜的灵 敏度仅为4％。说明PtO-Pt纳米粒子膜的催化作用能够显著提高TiO2和SnO2的膜氢 敏性能。另外，TiO2/PtO-Pt复合膜和SnO2/PtO-Pt复合膜均对空气中H2有很高的选 择性。     

SnO2/TiO2复合纳米纤维的制备及光催化性能

采用静电纺丝技术,以聚乙烯吡咯烷酮和钛酸正丁酯为前驱体,制得锐钛矿相TiO2纳米纤维。以TiO2纳米纤维为模板,通过水热合成法,制备了具有异质结构的SnO2/TiO2复合纳米纤维。利用扫描电镜(SEM)、X射线能量色散光谱（EDS）、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析测试手段对其形貌和结构进行了表征,结果表明,SnO2纳米粒子均匀地生长在TiO2纳米纤维表面,形成了异质结构的SnO2/TiO2复合纳米纤维材料。通过改变反应物浓度,能有效地实现SnO2/TiO2复合纳米纤维的可控合成。以罗丹明B为模拟污染物,考察了SnO2/TiO2复合纳米纤维的光催化性能,与纯TiO2纳米纤维相比光催化活性明显提高,初步探讨了光催化反应机理。     

基于纳米CuO敏感材料的电流型NO2传感器研究

采用浸渍技术在多孔的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)中制备了纳米CuO敏感材料,并以其为敏感电极,YSZ为固体电解质,制备了一种新型的电流型NO2传感器。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了NO2传感器的相组成和微观形貌,应用IM6e型电化学工作站测试了其气敏性能。结果表明,CuO颗粒粒径约为100 nm,且与基体结合紧密。在500～600℃时,传感器对NO2表现出良好的敏感性。在极化电压为-300 mV,NO2体积分数为0～5.0×10-4时,传感器的响应电流值与NO2浓度之间呈良好的线性关系。在被测气体总流量为400 cm3/min时,传感器信号90%的响应和恢复时间均为50 s。传感器响应信号在测试时间内具有良好的稳定性。共存气体O2和CO2对传感器的敏感性几乎没有影响。     

γ-Fe_2O_3纳米纤维的丙酮敏感特性

采用静电纺丝法制备了PVP/FeC6H5O7复合纳米纤维,并将复合纤维在500℃高温烧结3 h,X射线衍射分析(XRD)表明,烧结后的产物为正尖晶石结构的γ-Fe2O3晶体.扫描电子显微镜(SEM)观测结果表明,制得了直径均匀、连续的复合纳米纤维,其平均直径约为1000 nm;烧结后的γ-Fe2O3纳米纤维保持了其连续性,但纤维发生了收缩,直径较烧结前小,平均约为600 nm.比表面积分析表明,γ-Fe2O3纳米纤维比表面积为57.18 m2/g.气敏性能测试结果表明,230℃为γ-Fe2O3纳米纤维检测丙酮气体的最佳工作温度.在此温度下,γ-Fe2O3纳米纤维对丙酮气体表现出高响应度[S=6.9,c(Acetone)=7.88×104mg/m3]和线性度(7.88×102~1.58×105mg/m3浓度范围内).同时,γ-Fe2O3纳米纤维气体传感器件还表现出良好的长期稳定性.     

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.     

异质结型Er2O3/TiO2复合纳米纤维制备及光催化性能

采用静电纺丝技术与溶剂热法相结合,制备了异质结型Er2O3/TiO2复合纳米纤维光催化材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等分析测试手段对材料进行表征,并以罗丹明B(RB)的脱色降解为模式反应,考察了材料的光催化性能。实验结果表明:Er2O3纳米粒子均匀地负载在TiO2纤维上,形成了异质型Er2O3/TiO2复合纳米纤维光催化材料,拓宽了光谱响应范围,有利于TiO2光生电子和空穴的分离,增强了体系的量子效率。与纯TiO2纳米纤维相比光催化活性明显提高,对RB的紫外光降解率达93.93%。     

α-Fe2O3负载Ag复合纳米材料的制备、表征和气敏性能

采用简单的FeCl3溶液水热方法, 结合焙烧处理合成了α-Fe2O3 纳米粉体; 以所制备的α-Fe2O3为载体负载Ag纳米粒子, 得到Ag/α-Fe2O3 复合纳米材料. 使用X射线衍射、 透射电子显微镜、 氮气吸附-脱附和X射线光电子能谱等对样品进行表征, 并考察了Ag/α-Fe2O3复合材料在260℃下对甲醇、 乙醇、 乙醚、 丙酮、 正丁醇和正己醇等挥发性有机物的气敏行为. 结果表明, Ag/α-Fe2O3传感器对这几种挥发性有机物展示了较高的灵敏度和快速、 可逆的响应-恢复特性; 与纯α-Fe2O3相比, Ag/α-Fe2O3复合材料的气敏性能显著提高, 这可能与该复合材料表面独特的多孔结构和活性Ag纳米粒子对敏感反应的催化作用有关.     

不同形貌纳米SnO2的可控合成及催化发光传感器

本文以碳纳米管(CNT)为模板、采用液相沉积法、通过改变煅烧温度可控合成了SnO2-CNT复合纳米材料、SnO2纳米棒、SnO2纳米粒子等3种形貌的SnO2纳米材料,研究了3种形貌的SnO2纳米材料对乙酸乙酯催化发光的影响;通过考察3种不同形貌SnO2纳米材料的纳米尺度和结构,讨论了影响纳米材料催化发光特性的因素;研究了3种不同形貌SnO2纳米材料对乙酸乙酯催化发光图谱和强度的变化,建立了3种新型、高效的不同形貌纳米催化发光传感器。     

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.