中空SnO2納米纖維的摻雜、修飾及其氣敏特性.pdf

1、氣敏材料是氣敏傳感器的關(guān)鍵，它是直接與分析氣體接觸發(fā)生氣敏反應，并將信息反映到系統(tǒng)中以供檢測。半導體金屬氧化物具有靈敏度高、響應和恢復時間短、穩(wěn)定性高等優(yōu)勢，而且成本較低，是非常理想的氣敏材料。但是，純半導體金屬氧化物的靈敏度不夠高，且選擇性較差。所以，我們選擇對純的SnO2材料進行改性研究。
　　本文中，主要通過兩個方面來提高SnO2材料的氣敏性能:首先，通過靜電紡絲法結(jié)合煅燒制備中空結(jié)構(gòu)的SnO2納米纖維，提高了活性面積;另外

2、，對中空SnO2納米纖維進行Ni摻雜或用α-Fe2O3納米棒進行修飾，在接觸界面處形成異質(zhì)結(jié)，提高氣敏性能。具體工作如下:
　　1.制備不同組分和形貌的Ni摻雜SnO2納米纖維，發(fā)現(xiàn)在10℃/min時進行熱處理會形成中空結(jié)構(gòu)。隨后，進行兩個不同系列對比:首先，對比不同含量Ni摻雜的SnO2中空納米纖維的氣敏性能，發(fā)現(xiàn)Ni摻雜后的SnO2納米纖維相比較于純SnO2，其對丙酮氣體的響應值都有不同程度升高，其中5at.％Ni摻雜SnO2

3、中空納米纖維的性能最高，所以選擇5 at.％Ni為最優(yōu)摻雜量。然后，對比不同升溫速度下5 at.％Ni摻雜SnO2，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中空纖維比實心纖維性能得到更大提升，這是由于中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)外表面都具有高的活性。因此，5 at.％Ni摻雜的SnO2中空納米纖維具有最優(yōu)的氣敏性能，它在340℃下對100 ppm丙酮的靈敏度可以達到64.9，對2 ppm丙酮氣體仍具有13.5的響應值。
　　2.對中空的SnO2納米纖維進行表面修飾。通過水熱并

4、結(jié)合煅燒在中空SnO2納米纖維表面生長一層α-Fe2O3納米棒，制備分級異質(zhì)結(jié)構(gòu)的SnO2/α-Fe2O3中空纖維。對其進行氣敏測試后發(fā)現(xiàn):分級結(jié)構(gòu)的SnO2/α-Fe2O3納米纖維材料在340℃下對乙醇和丙酮都具有良好的反應，對100 ppm的丙酮和乙醇的響應值分別可以達到30.363和20.370，且響應和恢復速度比純SnO2和α-Fe2O3納米結(jié)構(gòu)都有很大的提升，這都歸因于其特殊的分級結(jié)構(gòu)以及在SnO2和α-Fe2O3界面處形成的