多孔-空心結(jié)構(gòu)SnO2的制備及氣敏性能研究.pdf

1、氣敏傳感器可對(duì)待測(cè)氣體進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控、分析和報(bào)警,其在工業(yè)、國(guó)防、食品安全以及醫(yī)療檢測(cè)等領(lǐng)域，均具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。在眾多分類(lèi)的氣敏傳感器中，半導(dǎo)體電阻型氣體傳感器件由于其靈敏度高、響應(yīng)速度快、體積小、重量輕、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們的青睞。SnO2作為一種應(yīng)用廣泛的氣敏材料，在60年代就成為了研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，并且得到了迅速的發(fā)展。SnO2是目前最常見(jiàn)的氣敏材料之一，具有物理、化學(xué)性能穩(wěn)定；對(duì)氣體檢測(cè)可逆且吸附、脫附時(shí)間短；費(fèi)用低

2、，節(jié)省能耗等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于檢測(cè)各種敏感氣體器件中。但SnO2工作溫度高、選擇性差的缺點(diǎn)使其作為氣敏材料有待進(jìn)一步完善。
　　半導(dǎo)體氣敏材料的氣敏機(jī)理大多為表面控制型，具體體現(xiàn)為：增大材料的比表面積，氣敏性能顯著增強(qiáng)。目前國(guó)內(nèi)外研究中，增大材料的比表面積的主要方法是納米化。
　　本文在顆粒納米化的基礎(chǔ)上主要探討的是多孔及空心結(jié)構(gòu)SnO2的制備以及氣敏性能。多孔的結(jié)構(gòu)有利于增加材料的比表面積，為材料提供一個(gè)更大的表面積與體積

3、比，這對(duì)被測(cè)氣體的擴(kuò)散和運(yùn)輸是大有裨益的。納米空心結(jié)構(gòu)具有薄的殼層，內(nèi)外表面為材料提供了很高的表面積和體積比，使傳感器具有較快的響應(yīng)和恢復(fù)速度，以及較高的靈敏度。具體方案如下：
　　1．FA-模板法和相分離法合成多孔結(jié)構(gòu)SnO2。通過(guò)X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）等表征對(duì)所得SnO2進(jìn)行成分及形貌分析。氣敏性能測(cè)試顯示FA-模板法制得的多孔SnO2對(duì)乙醇響應(yīng)恢復(fù)快速，相分離法所得的多孔SnO2對(duì)乙醇?xì)怏w氣敏性能優(yōu)異

4、。
　　2．硬模板合成空心分級(jí)結(jié)構(gòu)SnO2。以碳微球?yàn)橛材０?，通過(guò)探究不同的原料配比及水熱條件，在水熱反應(yīng)下成功制備出了空心分級(jí)結(jié)構(gòu)SnO2。通過(guò)XRD、SEM、TEM等表征對(duì)所得SnO2進(jìn)行成分及形貌分析。氣敏性研究表明：空心分級(jí)結(jié)構(gòu)SnO2對(duì)乙醇?xì)怏w可以表現(xiàn)出良好的氣敏性，具有靈敏度高、選擇性好、穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
　　3．自犧牲模板法合成空心多面體SnO2。以ZnSn(OH)6和CoSn(OH)6為前驅(qū)體，利用自犧牲模板