二氧化錫納米線形貌控制及氣敏性研究.pdf

1、SnO2是一種靈敏度較高的半導(dǎo)體金屬氧化物氣敏材料，在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用，對它的研究一直以來持續(xù)而深入發(fā)展。近些年來，隨著研究的深入，納米SnO2的合成和氣敏性能的研究逐漸成為研究SnO2的熱門領(lǐng)域。然而，多集中于三維納米級的制備，SnO2納米線的制備也有較多的文獻(xiàn)報(bào)道，但所用方法存在能耗高，不易大量生產(chǎn)等問題。因此，探索一種成本低、能耗小、設(shè)備簡單、適合規(guī)?；a(chǎn)的SnO2納米線新合成方法不僅具有理論意義，而且具有很高的潛在應(yīng)用價(jià)值

2、。
　　本文以SnC2O4為錫源、乙二醇為反應(yīng)溶劑，采用有機(jī)溶劑合成法，制取SnO2納米線，重點(diǎn)分析了影響SnO2形貌的因素，總結(jié)了利用該法制備SnO2納米線的最理想條件，達(dá)到控制SnO2形貌的目的。并對SnO2納米線的合成機(jī)理以及氣敏性能做了簡要的分析。具體內(nèi)容如下:
　　(1)分析反應(yīng)溫度對SnO2形貌的影響，確定了SnO2一維納米材料形成的反應(yīng)溫度區(qū)間為140-177℃，在該溫度區(qū)間內(nèi)，產(chǎn)物的直徑尺寸與反應(yīng)溫度呈負(fù)相關(guān)

3、性;分析反應(yīng)時(shí)間對產(chǎn)物形貌的影響，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時(shí)間在0-3h內(nèi)，納米線的量隨著時(shí)間的增長而增多、直徑尺寸變大，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為3h時(shí)，納米線的量逐漸趨于穩(wěn)定;分析表面活性劑對產(chǎn)物形貌的影響，選擇了SDS、CATB以及PVP三種表面活性劑，通過分析發(fā)現(xiàn)，添加表面活性劑PVP得到的產(chǎn)物形貌更均一，尺寸更小，并且當(dāng)PVP量在0-0.5g范圍內(nèi)時(shí)，產(chǎn)物的直徑會(huì)隨著其量的增加而減小;分析攪拌速度對產(chǎn)物形貌的影響，發(fā)現(xiàn)攪拌速度較低時(shí)易生成形貌較好的SnO2

4、納米線。
　　(2)本文通過SEM、TEM、XRD、FT-IR、TGA等表征手段對產(chǎn)物的合成機(jī)理進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:醇錫鹽的低聚合成反應(yīng)為本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟，該步驟可描述為:SnC2O4中的草酸根逐漸被乙二醇單元取代，形成了Sn—O—共價(jià)鍵以及Sn←OH配位鍵。隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，醇錫鹽經(jīng)過一系列聚合反應(yīng)，最終形成長鏈結(jié)構(gòu)。通過分子間的相互作用力，該結(jié)構(gòu)會(huì)繼續(xù)自我組合，最終形成SnO2納米線先驅(qū)體結(jié)構(gòu)。經(jīng)高溫煅燒以后，其有機(jī)集團(tuán)會(huì)

5、消失，形成具有獨(dú)特孔隙網(wǎng)的納米線結(jié)構(gòu)。
　　(3)本文得出的最佳反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度175℃、反應(yīng)時(shí)間3h、PVP質(zhì)量0.5g、攪拌速度500r/min。在該條件下制備的SnO2納米線的形貌均一，其直徑范圍為35-50nm，長度約為2μm。
　　(4)本文考察了工作溫度、SnO2形貌、乙醇濃度對敏感材料的氣敏性能的影響，并對SnO2納米線氣敏元件的響應(yīng)-恢復(fù)時(shí)間進(jìn)行了分析。與納米棒和顆粒結(jié)構(gòu)比較，SnO2納米線制備的氣敏元件