氧化錫一維納米材料的合成及其氣敏性能研究.pdf

1、本文通過(guò)溶劑熱法合成了氧化錫一維納米材料并對(duì)這些材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，通過(guò)考察添加劑、反應(yīng)溫度、時(shí)間等因素對(duì)合成材料的物相及形貌的影響，對(duì)氧化錫一維納米材料的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了初步探討。將所制得的一維納米材料按旁熱式工藝制備成氣敏元件并測(cè)試其氣敏性能，與普通零維材料所制備的氣敏元件進(jìn)行了比較研究，探討了氣敏材料結(jié)構(gòu)、形態(tài)與氣敏性能的關(guān)系。本論文主要成果為： 1.以二價(jià)無(wú)機(jī)鹽SNC2O4為錫源，在醇-水混合體系中通過(guò)溶劑熱反應(yīng)制備了Sn

2、O2納米棒。納米棒大小均勻，直徑約為.50-70nm，長(zhǎng)度約為1.8-2.0μm。研究發(fā)現(xiàn)，NaOH的添加量在SnO2納米棒的合成過(guò)程中起著重要作用。對(duì)SnO2納米棒的初步摻雜改性研究表明，浸漬法摻雜Pr，Dy后提高了氧化錫納米棒元件對(duì)H2S和C2H5OH氣體的靈敏度和響應(yīng).恢復(fù)特性，該元件有望用于對(duì)H2S和C2H5OH氣體的檢測(cè)。 2.在醇-水體系中通過(guò)溶劑熱反應(yīng)制備了基于四棱柱形單晶SnO2納米線自組裝的微球。經(jīng)XRD、TE

3、M、SEM和電子衍射表征對(duì)其物相、形貌變化和合成機(jī)理進(jìn)行了討論。研究發(fā)現(xiàn)，醇-水體系中通過(guò)溶劑熱反應(yīng)首先生成Na2Sn(OH)6中間相。中間相Na2Sn(OH)6在高于200℃的溶劑熱反應(yīng)溫度下分解為SnO2。溶劑熱反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物的形貌也有重要的影響。在285℃溶劑熱條件下制備了四棱柱形單晶納米線，納米線的直徑隨溫度的升高而減小。利用本實(shí)驗(yàn)所合成的四棱柱形SnO2納米線作為敏感材料，對(duì)丙酮?dú)怏w的檢測(cè)下限低到20 ppm，響應(yīng)-恢復(fù)時(shí)間分

4、別為7 s和10 s。在測(cè)試時(shí)間內(nèi)，材料的電阻沒有出現(xiàn)明顯的漂移。也就是說(shuō)，利用四棱柱形SnO2納米線作為敏感材料在高靈敏度的基礎(chǔ)上提高了對(duì)丙酮?dú)怏w檢測(cè)的穩(wěn)定性。 3.在不添加表面活性劑或絡(luò)合劑等形貌控制劑的情況下，在醇-水體系中通過(guò)溶劑熱反應(yīng)調(diào)控合成了SnO2納米棒和空心球。研究結(jié)果表明，反應(yīng)溶液的pH值和溶劑熱反應(yīng)溫度對(duì)SnO2納米棒和空心球的調(diào)控合成起著重要作用。我們對(duì)所合成的SnO2納米棒和空心球進(jìn)行了氣敏性能測(cè)定，測(cè)試

5、結(jié)果表明，由于SnO2納米棒高的熱穩(wěn)定性和一維納米材料優(yōu)良的電子傳輸特性，SnO2納米棒在選擇性、靈敏度和響應(yīng)-恢復(fù)時(shí)間方面都優(yōu)于空心球。 4.利用不同的錫源在溶劑熱條件下分別制備了暴露面為(110)面和(100)面的SnO2納米線，并對(duì)其氣敏性能進(jìn)行了初步研究。研究結(jié)果表明：在敏感材料的比表面積大致相等的情況下，暴露面為(110)面的SnO2納米線對(duì)乙醇?xì)怏w的靈敏度要明顯高于暴露面為(100)面的SnO2納米線。我們認(rèn)為(11