靜電紡SnO2-Al2O3納米復(fù)合纖維及其氣敏性研究.pdf

1、二氧化錫(SnO2)作為一種半導(dǎo)體金屬氧化物材料，是近年來(lái)使用最廣泛的一種氣敏材料。氣敏材料的納米化是目前氣敏材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，也是發(fā)展的主要趨勢(shì)。然而。SnO2納米纖維在實(shí)際的應(yīng)用中，存在力學(xué)穩(wěn)定性差、靈敏度低和氣體選擇性差等問(wèn)題，在一定程度上制約了SnO2基氣敏傳感器的使用。
　　 本文利用氧化鋁(Al2O3)良好的增強(qiáng)性能，采用靜電紡絲技術(shù)，分別制備出純SnO2納米纖維和SnO2/Al2O3納米復(fù)合纖維，對(duì)Al2O3摻雜

2、前后不同錫鹽紡絲液體系的熱穩(wěn)定性、可紡性進(jìn)行研究，并對(duì)所制備的SnO2納米纖維和SnO2/Al2O3納米復(fù)合纖維的微觀形貌、元素組成、物相組成等進(jìn)行了表征。此外研究了SnO2/Al2O3納米復(fù)合纖維的結(jié)晶性能，重點(diǎn)探討了煅燒溫度、升溫速率、保溫時(shí)間等煅燒工藝參數(shù)對(duì)晶粒尺寸、晶粒生長(zhǎng)速率等因素的影響，獲得了不同煅燒工藝與晶粒生長(zhǎng)規(guī)律之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
　　 研究結(jié)果表明：通過(guò)Al2O3的加入，明顯提高了SnO2納米纖維的可紡性以及力

3、學(xué)穩(wěn)定性，SnCl4/AlCl3/PVP體系是制備SnO2/Al2O3納米復(fù)合纖維較佳的紡絲液體系，制備的有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化納米纖維在經(jīng)900℃煅燒后可以得到直徑范圍在200～450 nm之間的SnO2/Al2O3納米纖維；SnO2的存在抑制了Al2O3的結(jié)晶，經(jīng)高溫煅燒處理后，SnCl4完全轉(zhuǎn)變成具有四方紅金石型結(jié)構(gòu)的SnO2，而AlCl3為無(wú)定形態(tài)的Al2O3；煅燒溫度、升溫速率對(duì)SnO2晶體的結(jié)晶性影響較大，隨著煅燒溫度的增加，晶粒生

4、長(zhǎng)速率隨之呈指數(shù)形式增加，隨著升溫速率的增加，晶粒尺寸隨之降低；在慢速升溫條件下，保溫時(shí)間對(duì)晶粒尺寸變化的影響不大。
　　 本文對(duì)所制備的SnO2/Al2O3納米復(fù)合纖維的氣敏性能進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)其氣敏機(jī)理進(jìn)行了初步探討。結(jié)果表明：與純SnO2納米纖維相比，Al2O3的加入提高了SnO2/Al2O3納米復(fù)合纖維的氣體選擇性，實(shí)驗(yàn)中所制備出的SnO2/Al2O3納米復(fù)合纖維對(duì)1000 ppm丁烷氣體的靈敏度達(dá)19.2，是純SnO2