銅基復(fù)合材料的構(gòu)筑及NOx氣敏性能研究.pdf

1、為制備成本低廉、氣敏性能優(yōu)異的銅基復(fù)合材料，本文采用簡單的回流及水熱等方法，合成了具有分級介孔結(jié)構(gòu)的花狀CuO-NiO復(fù)合材料和多孔CuO-ZnO復(fù)合材料。采用XRD、BET、SEM、TEM、XPS等測試手段對復(fù)合材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，并利用自主研發(fā)的氣敏檢測裝置測試了復(fù)合材料在室溫下對NOx的氣敏性能，探究了材料結(jié)構(gòu)和氣敏性能的關(guān)系。
　　首先，采用水熱合成法，通過控制不同質(zhì)量的氫氧化鎳與氫氧化銅前驅(qū)體進(jìn)行回流反應(yīng)，制備出具有不同

2、摩爾比的CuO-NiO復(fù)合材料。對復(fù)合材料進(jìn)行的SEM、TEM表征測試結(jié)果表明，CuO-NiO復(fù)合材料具有分級花狀結(jié)構(gòu)，其中氫氧化鎳為納米片。在室溫條件下進(jìn)行的NOx（氮氧化物）氣敏性能測試，其結(jié)果表明:相對于摩爾比為2∶1(CN-2)和4∶1（CN-4）的樣品，摩爾比為1∶1的樣品（CN-1）氣敏性能最佳，CN-2對于100 ppm的NOx（氮氧化物）氣體的靈敏度可達(dá)到82.88％，而響應(yīng)時間僅為2s，最低檢測限為1 ppm，穩(wěn)定性測

3、試時間長達(dá)9周。分析原因應(yīng)該是分級結(jié)構(gòu)花狀CuO-NiO復(fù)合材料具有更多的氣體表面吸附位點，NOx可以更加容易地在材料表面吸附和脫附;同時CuO-NiO復(fù)合材料形成的p-p異質(zhì)結(jié)構(gòu)使得NiO中的電子能快速有效地傳輸?shù)紺uO中，加快了氣敏響應(yīng)速度。
　　其次，采用簡單的回流-煅燒方法，在不使用模板劑的情況下，通過調(diào)整ZnO的質(zhì)量制備了不同摩爾比的多孔CuO-ZnO復(fù)合材料。對CuO-ZnO復(fù)合材料進(jìn)行了氣敏性能測試，結(jié)果表明:相對摩

4、爾比為2∶1（CZ-2）和1∶1（CZ-1）的樣品，摩爾比為4∶1的樣品（CZ-4）具有最好的氣敏性能，CZ-4樣品對于100 ppm的NOx的靈敏度可達(dá)到63.04％，而響應(yīng)時間僅為2s，最低檢測限為1 ppm，穩(wěn)定性測試時間長達(dá)9周。多孔CuO-ZnO復(fù)合材料除了對NOx具有良好的氣敏響應(yīng)之外，對NH3也表現(xiàn)出一定的氣敏響應(yīng)。多孔CuO-ZnO復(fù)合材料優(yōu)異的氣敏性能可歸因于其多孔結(jié)構(gòu)具有的較大的比表面積、高孔隙率以及CuO與ZnO之