g-C3N4-SnO2和Pt摻雜SnO2復(fù)合材料的制備及氣敏研究.pdf

1、易揮發(fā)性有機(jī)污染物來源于化學(xué)工業(yè)中使用含VOCs的產(chǎn)品、以VOCs為原料的工藝過程、VOCs的生產(chǎn)（石油煉制等）、有機(jī)物的儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)?。VOCs會(huì)對(duì)人體造成巨大危害，無論是室內(nèi)還是室外，VOCs都值得去重視。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和對(duì)空氣質(zhì)量要求的日益增加，對(duì)VOCs檢測(cè)限的要求越來越低，對(duì)氣體傳感器的要求也逐漸增高。
　　用于氣敏檢測(cè)的二氧化錫有著優(yōu)異性能的同時(shí)，也存在許多局限性?；诖耍疚耐ㄟ^水熱法制備了g-C3N4/SnO

2、2復(fù)合材料、并合成了一種Pt摻雜SnO2材料，將兩種材料應(yīng)用于七大類VOCs的選擇性和高響應(yīng)氣敏檢測(cè)。
　　1、薄層g-C3N4/SnO2復(fù)合材料的制備及對(duì)VOCs的選擇性檢測(cè)。對(duì)比10種不同VOCs的響應(yīng)數(shù)據(jù)，薄層g-C3N4/SnO2復(fù)合材料對(duì)苯胺、丙酮、環(huán)氧丙烷、乙醚、甲醛、乙酸丁酯的氣敏增強(qiáng)效果尤為顯著，增強(qiáng)倍數(shù)取決于g-C3N4與目標(biāo)氣體氫鍵作用力的大小。其中，純SnO2對(duì)甲醛的最高響應(yīng)值為8.98，13.24 wt.％

3、薄層g-C3N4/SnO2復(fù)合材料的響應(yīng)值增加程度最大，最高響應(yīng)值為225.20，提高了25倍。
　　對(duì)比純SnO2，薄層g-C3N4/SnO2復(fù)合材料不僅提高了響應(yīng)值，而且大幅度降低了最佳響應(yīng)溫度。純氧化錫對(duì)VOCs的最佳響應(yīng)溫度約為200～400℃不等，而13.24 wt.％薄層g-C3N4/SnO2復(fù)合材料對(duì)VOCs的最佳響應(yīng)溫度為40℃或80℃，也就是說13.24 wt.％薄層g-C3N4/SnO2復(fù)合材料可以應(yīng)用于VOC

4、s的近室溫檢測(cè)。
　　g-C3N4和SnO2的復(fù)合，同時(shí)可降低響應(yīng)時(shí)間，提高響應(yīng)速度。對(duì)比13.24 wt.％薄層g-C3N4/SnO2復(fù)合材料和純SnO2在對(duì)應(yīng)最佳溫度下對(duì)100ppm丙酮的響應(yīng)時(shí)間，分別為3秒和13秒，大幅減少了響應(yīng)時(shí)間，可以用于實(shí)時(shí)檢測(cè)。
　　g-C3N4/SnO2復(fù)合材料同是提高了對(duì)VOCs氣敏檢測(cè)的選擇性，通過g-C3N4與目標(biāo)分子的π-π共軛、鹵鍵、氫鍵作用將七類可揮發(fā)性有機(jī)污染物分為3大類。復(fù)合

5、材料的氣敏增強(qiáng)機(jī)理在于g-C3N4對(duì)氣體分子識(shí)別、對(duì)氧化錫納米微球電子傳輸影響的共同作用。g-C3N4與氣體分子氫鍵作用適中，能較好的吸附目標(biāo)分子，也能較好的脫附，有利于氣敏響應(yīng)的增強(qiáng)。同時(shí)g-C3N4與SnO2復(fù)合可加快電子的傳輸速率，縮短響應(yīng)時(shí)間。
　　2、Pt摻雜SnO2材料的制備及對(duì)VOCs的氣敏檢測(cè)。
　　利用SnO2-x的本征缺陷原位合成了Pt摻雜SnO2材料。氣敏性能研究表明，在摻雜了Pt后，對(duì)比7大類VOCs

6、的氣敏測(cè)試結(jié)果，摻雜材料對(duì)二氯甲烷、正庚烷、苯胺的響應(yīng)提高尤為顯著，分別提高了約4倍、7倍、3倍，對(duì)苯、乙酸乙酯、異戊二烯、乙醚、丙酮提高了2倍左右。確定最佳摻雜比為3 atom.％（加料比）。
　　最佳響應(yīng)溫度小幅度降低，對(duì)比純SnO2，摻雜材料對(duì)苯的最佳響應(yīng)溫度降低了40℃，對(duì)苯胺的最佳響應(yīng)溫度降低了80℃，對(duì)正庚烷、甲苯、乙醚的最佳響應(yīng)溫度降低了100℃。
　　循環(huán)曲線的測(cè)試結(jié)果表明，材料可以應(yīng)用于檢測(cè)痕量(1ppm)