CoMgFe復(fù)合氧化物及其離子液體浸漬產(chǎn)物的氣敏性能研究.pdf

1、近些年來(lái)，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題越來(lái)越受到關(guān)注，導(dǎo)致了傳感器不斷擴(kuò)大發(fā)展。氣敏傳感器作為化學(xué)傳感器中最活躍的一種，對(duì)各種有毒有害氣體的檢測(cè)極其重要，而金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏傳感器是一種研究開(kāi)發(fā)較早的傳感器，它主要是利用氣敏元件同氣體接觸導(dǎo)致電導(dǎo)率等物理變化來(lái)檢測(cè)氣體的成分和濃度。單一金屬氧化物材料穩(wěn)定性和選擇性方面有一定的局限性，因此近年對(duì)復(fù)合金屬氧化物材料的研究越來(lái)越多。類水滑石(Hydrotalcite-like compounds，HTLC)

2、是一種具有獨(dú)特的雙層離子結(jié)構(gòu)特性的新型無(wú)機(jī)材料，它具有陽(yáng)離子可搭配，陰離子可交換和結(jié)構(gòu)記憶性等特點(diǎn)使其在諸多方面得到了發(fā)展。以類水滑石為前驅(qū)體煅燒后得到的復(fù)合氧化物可以通過(guò)調(diào)節(jié)前體的結(jié)構(gòu)和性能來(lái)控制其微觀均勻性，因而在制備氣敏材料方面被廣泛應(yīng)用。離子液體(Ionic liquids，ILs)是一種完全由陰陽(yáng)兩種離子所構(gòu)成的一種新型綠色溶劑，它具有不可燃、不揮發(fā)、熱穩(wěn)定性好和導(dǎo)電性高等優(yōu)點(diǎn)，而且可以減少或消除化工生產(chǎn)過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)物的排

3、放，因而被認(rèn)為是綠色化學(xué)和清潔工藝中最有發(fā)展前途的溶劑。
　　本論文主要是采用共沉淀法合成鈷鎂鐵類水滑石，經(jīng)煅燒后得到其復(fù)合氧化物。一方面將鈷鎂鐵復(fù)合氧化物直接制備成氣敏材料;另一方面將離子液體與鈷鎂鐵復(fù)合氧化物經(jīng)物理混合后制備成氣敏材料。分別用X射線衍射儀，傅立葉變換紅外光譜儀、掃面電鏡、元素分析、綜合熱分析儀、差示掃描量熱儀、氣敏原件測(cè)試系統(tǒng)等對(duì)材料進(jìn)行表征和測(cè)試。主要工作如下:
　　一、采用共沉淀法分別合成了Co替代1

4、/4、1/5、1/6、1/7、1/8Mg的CoMgFe類水滑石和CoFe類水滑石，并在600℃下煅燒兩個(gè)小時(shí)得到相應(yīng)的CoMgFe復(fù)合氧化物和CoFe復(fù)合氧化物。在XRD圖譜中可以清晰的看到(003)(006)(009)(015)(018)(110)(113)(116)等晶面，為水滑石的特征衍射峰，而且衍射峰形窄而尖，說(shuō)明結(jié)晶度較好。掃面電鏡下可以看到CoMgFe復(fù)合氧化物具有片狀結(jié)構(gòu)。對(duì)乙醇、甲醛、丙酮、一氧化碳進(jìn)行氣敏性能測(cè)試展示出

5、良好的響應(yīng)。從測(cè)試結(jié)果中發(fā)現(xiàn)1/6CoMgFe復(fù)合氧化物對(duì)這幾種氣體的靈敏度要高于其它Co含量的，同時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)試中丙酮的靈敏度是最高的。因而測(cè)試了1/6CoMgFe復(fù)合氧化物在不同丙酮濃度下的氣敏性，發(fā)現(xiàn)靈敏度隨丙酮濃度增加而增大。
　　二、離子液體1-丁基-3-甲基-咪唑四氟硼酸鹽(BmimBF4)與1/6CoMgFe復(fù)合氧化物經(jīng)物理結(jié)合后，分別對(duì)乙醇、甲醛、丙酮、一氧化碳進(jìn)行氣敏性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)響應(yīng)溫度比純1/6CoMgFe復(fù)合氧