摻雜鈷鐵氧體及其復合材料的制備和性能研究.pdf

1、氣敏傳感器在生產安全、環(huán)境保護以及食品工業(yè)等領域都有重要的應用，而作為氣敏傳感器的核心--氣敏材料的開發(fā)和研究是其應用的關鍵。近年來，AB2O4、ABO3(A=Co2+，Ni2+，Zn2+，Mn2+等，B=Fe3+，La3+等)型復合氧化物以及碳納米管等新型氣敏材料因其相對于傳統(tǒng)SnO2、In2O3等半導體氣敏材料所具有的高選擇性、高化學穩(wěn)定性等優(yōu)異性能而引起了極大關注，但是靈敏度較低是限制這一類新型氣敏材料實用的主要缺點，因此通過物理

2、和化學的方法提高其靈敏度是需要研究的主要方向。本文采用濕化學法制備了離子摻雜的尖晶石型鈷鐵氧體及其碳管復合材料，并研究了其氣敏性能，深入探討了離子的A位、B位摻雜及與碳管復合對鈷鐵氧體氣敏性能的影響。
　　 采用溶劑熱法制備了鎳離子A位摻雜的鈷鐵氧體，對所制備的Co1-xNixFe2O4(x=0，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，0.6，0.8)進行X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、磁性能以及氣敏性能分析。結果表明：所制備

3、的鈷鎳鐵氧體結晶完全、晶相純，納米顆粒呈典型的球形，顆粒尺寸在40～90 nm之間，飽和磁化強度(Ms)隨鎳離子的摻雜量增大而降低；鈷鎳鐵氧體氣敏材料對氨氣具有較好的選擇性，在鎳離子摻雜量為0.2時(樣品Co0.8Ni0.2Fe2O4)·氣敏性能最好，對氨氣的最佳工作電壓為8V，在工作電壓為8V、氨氣濃度為4000 ppm時，Co0.8Ni0.2Fe2O4的電阻靈敏度(Sr)達到11左右，通過鎳離子摻雜可以顯著提高鈷鐵氧體的氣敏性能。<

4、br>　　 采用溶劑熱法制備了鑭離子B位摻雜的鈷鎳鐵氧體(樣品Co0.8Ni0.2Fe2O4)，對所制備的Co0.8Ni0.2LaxFe2-xO4(x=0.02，0.05，0.1，0.2，0.5)進行X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、磁性能以及氣敏性能分析。結果表明：所制備的鑭離子摻雜鈷鎳鐵氧體晶相純，磁性能較好，Ms在鑭離子摻雜量為0.02時(樣品Co0.8Ni0.2La0.02Fe1.98O4)達到最高，顆粒尺寸在80～100 nm

5、之間，而且對于尖晶石結構的鈷鎳鐵氧體，鑭離子摻雜量達到0.5以后出現(xiàn)雜相；所制備的鈷鎳鑭鐵氧體對氨氣具有較好的選擇性，相對于未摻雜鈷鎳鐵氧體，鑭離子摻雜后其Sr值在4000 ppm氨氣濃度、8V工作電壓下提高到13.8左右，8V為其對氨氣的最佳工作電壓。
　　 采用溶劑熱法制備了鈷鎳鐵氧體納米顆粒包覆碳納米管復合材料，對所制備的Co1-xNixFe2O4/MWCNTs納米復合材料進行X射線衍射、透射電鏡、磁性能以及氣敏性能分析，

6、結果表明：Co1-xNixFe2O4納米微球包覆在MWCNTs表面，粒徑在50～80 nm，復合材料表現(xiàn)出較強的磁性，Ms達到48.8 emu/g；氣敏性能測試表明：該復合材料對氨氣具有較好的選擇性，對氨氣的最佳工作電壓為8V，在4000 ppm氨氣氣氛、8V工作電壓下，其Sr值提高到18左右。
　　 探索了靜電紡技術制備高固相含量納米纖維，制備了固相含量達到75 wt％的Co0.8Ni0.2Fe2O4/PVP復合磁性納米纖維，