金屬摻雜WO3和NiO蛋膜結(jié)構(gòu)材料的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、近年來，隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展，有毒有害氣體的肆意排放給生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染，同時(shí)也威脅著人類的生命健康及安全，因此，對這些有毒氣體的精準(zhǔn)快速檢測顯得格外重要，氣敏傳感器是這些問題解決的有效途徑之一，氣敏材料的的開發(fā)引起了廣大科技工作者的關(guān)注。半導(dǎo)體材料作為傳統(tǒng)的氣敏材料，具有靈敏度高、選擇性好的特點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。本論文以雞蛋內(nèi)膜為模板，采用仿生合成技術(shù)制備出金屬摻雜的、具有蛋膜形態(tài)分級結(jié)構(gòu)WO3氣敏材料和NiO氣敏材料，研究

2、了其氣敏性質(zhì)，為新型氣敏材料的設(shè)計(jì)、仿生制備提供了一種新方法。主要研究內(nèi)容如下:
　　 1.以蛋膜為模板，鎢酸銨和硝酸鉛為原料，通過溶液浸潰法，分別制備出了具有網(wǎng)狀分級結(jié)構(gòu)的WO3纖維膜和Pb2+摻雜WO3纖維膜，討論了浸漬時(shí)間和Pb2+濃度對其形貌的影響。利用TGA、SEM、IEM、XRD、xPS以及BET等手段對材料進(jìn)行了表征，測試了材料對丙酮的氣敏特性。結(jié)果表明，合成的WO3材料為單斜晶相，Pb2+·WO3和WO3纖維膜都

3、很好的保持了原始蛋膜的精細(xì)分級結(jié)構(gòu)，Pb2+的摻入減小了WO3的晶粒尺寸，顯著的改善了WO3材料的氣敏特性。
　　 2.以蛋膜為模板，鎢酸銨、硝酸銅（硝酸鎳）為原料，制備出了CU2+·WO3和Ni2+-WO3纖維膜，討論了煅燒溫度和CU2+(Ni2+)濃度對其形貌的影響。利用SEM、XRD以及XPS等手段對材料進(jìn)行了表征，測試了材料對丙酮的氣敏特性。結(jié)果表明，Cu2+、Ni2+離子的摻入基本不影響原始蛋膜形貌的復(fù)制，對WO3晶粒

4、的生長具有抑制作用，減小了WO3的晶粒尺寸，顯著的改善了WO3材料的氣敏特性。
　　 3.以蛋膜為模板，硝酸鎳和檸檬酸為原料，制備出了具有三維網(wǎng)狀分級結(jié)構(gòu)的NiO纖維膜。研究了煅燒溫度、升溫速率以及前驅(qū)液濃度對NiO纖維膜的影響。利用SEM、XRD、TGA、BET以及TEM等手段對其進(jìn)行了表征，測試了材料對乙醇等氣體的氣敏特性。結(jié)果表明:合成的NiO纖維膜為立方面心結(jié)構(gòu)，且很好地復(fù)制了原始蛋膜的三維網(wǎng)狀分級結(jié)構(gòu)。模板的引入降低了