多級(jí)結(jié)構(gòu)二氧化錫基介孔微管的制備及甲醛氣敏性能研究.pdf

1、甲醛(HCHO)是一種無(wú)色有特殊刺激性氣味的氣體，可以誘導(dǎo)很多疾病，我國(guó)規(guī)定室內(nèi)環(huán)境允許HCHO濃度＜60 ppb，因此簡(jiǎn)單高效的檢測(cè)環(huán)境中安全范圍內(nèi)的甲醛氣體非常重要。SnO2是一種重要的N型寬能隙半導(dǎo)體金屬氧化物，由該金屬氧化物制成的多級(jí)結(jié)構(gòu)的厚膜傳感器能夠在高于100℃時(shí)檢測(cè)到高于100 ppb濃度的甲醛，但是為了能夠準(zhǔn)確檢測(cè)環(huán)境中ppb級(jí)的HCHO氣體還需要不斷改進(jìn)。本文通過(guò)溶劑熱合成法合成了多級(jí)結(jié)構(gòu)SnO2基納米介孔微管材料，

2、采用了XRD、SEM、TEM、BET、XPS等多種有效表征手段對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行分析，并將該材料應(yīng)用于厚膜型氣敏傳感器對(duì)HCHO及家庭常見(jiàn)有毒有害氣體進(jìn)行了相應(yīng)氣敏性能測(cè)試。本論文研究主要集中在以下幾個(gè)方面:
　　(1)通過(guò)溶劑熱法合成出SnO2多級(jí)結(jié)構(gòu)納米微管，通過(guò)使用EDTA作誘導(dǎo)劑，三苯基氯化錫為錫源，水和乙醇混合溶劑為溶劑，過(guò)氧化氫為氧化劑，NaOH調(diào)節(jié)pH為中性環(huán)境。然后在500℃空氣氣氛中高溫?zé)崽幚砗蟮玫奖砻婀饣慕榭?/p>

3、SnO2微管。該管具有長(zhǎng)方形管口，邊長(zhǎng)約500 nm，長(zhǎng)約4μm，管壁厚度約為50 nm，管壁由5-10 nm的小粒子構(gòu)筑而成，粒子之間的孔徑大約在5-15 nm左右。該微管傳感器對(duì)甲醛氣體具有優(yōu)良的選擇性和靈敏度。在最佳工作溫度92℃時(shí)，對(duì)10ppm HCHO氣體的靈敏度為6.7，響應(yīng)時(shí)間為16s，最低檢測(cè)限為10 ppb。
　　(2)通過(guò)一次溶劑熱法，用不同摩爾比的CdO與SnO2合成出相同形貌的微管，該管同樣由納米粒子堆砌而

4、成，納米孔徑大小為10 nm左右?；趯?duì)甲醛氣體的氣敏性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)復(fù)合2.23 at％的CdO/SnO2微管傳感器對(duì)HCHO氣體展現(xiàn)出良好的氣敏性能，其最佳工作溫度升高至133℃，對(duì)10ppm HCHO的靈敏度為6.04，響應(yīng)時(shí)間縮短到6s，最低檢測(cè)限降低到1 ppb。
　　(3)通過(guò)一次溶劑熱法，用不同摩爾比的ZnO與SnO2合成出相同形貌的微管，該管同樣由納米粒子堆砌而成，納米孔徑大小為13 nm左右。基于對(duì)甲醛氣體的氣敏性能

5、測(cè)試發(fā)現(xiàn)復(fù)合2.51 at％的CdO/SnO2微管傳感器對(duì)HCHO氣體展現(xiàn)出良好的氣敏性能，其最佳工作溫度升高至133℃，對(duì)10 ppm HCHO的靈敏度為5.61，響應(yīng)時(shí)間縮短到6.1s，最低檢測(cè)限降低到0.5 ppb。
　　(4)利用XPS和GC技術(shù)分析了SnO2、CdO/SnO2、ZnO/SnO2材料暴露于HCHO前后的氣體。獲知該微管材料與甲醛氣體反應(yīng)的敏感機(jī)理:在氣敏材料表面的表面吸附氧離子O2-與被測(cè)氣體HCHO發(fā)生氧