多孔SnO2、ZnO納米材料及Ppy-F-MWCNTs復(fù)合納米材料的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、納米材料及納米技術(shù)的發(fā)展為改善傳感器的性能提供了新的發(fā)展機(jī)會(huì)。近年來(lái),具有多孔結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)納米材料與碳納米管(CNTs)基納米復(fù)合材料因其優(yōu)異的性能而倍受關(guān)注。因此制備多孔結(jié)構(gòu)MOS納米材料及CNTs基納米復(fù)合材料對(duì)改善氣敏傳感器的性能具有很重要的意義。
　　 (1)通過(guò)原位化學(xué)氧化聚合法成功制備了聚吡咯(PPy)包裹酸處理多壁碳米管(F-MWCNTs)的復(fù)合材料(PPy/F-MWCNTs)。對(duì)所制備的PPy

2、/F-MWCNTs納米復(fù)合材料,分別采用傅里葉變換紅外光譜分析(FT-IR)、紫外可見漫反射(UV-vis DRS)、熱重分析(TGA)、X-射線衍射(XRD)、比表面分析(BET),、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)和透射電鏡(TEM)進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在F-MWCNTs表面均勻包覆了一層約25-40 nm厚的PPy,PPy/F-MWCNTs的比表面積較單一的PPy提高了近3倍。基于PPy/F-MWCNTs的氣敏元件在室溫下對(duì)NH3

3、的氣敏性能較單一聚吡咯和碳納米管具有更高的靈敏度,更短的響應(yīng)時(shí)間以及更好的穩(wěn)定性,其中對(duì)200 ppm NH3的靈敏度能達(dá)到1.9,響應(yīng)時(shí)間為135s.另外與Ppy包覆未經(jīng)酸處理的MWCNTs相比。Ppy/F-MWCNTs的靈敏度更高。
　　 (2)通過(guò)高溫處理層狀堿式碳酸鋅前軀體的方法成功制備了多孔ZnO單晶納米片。前軀體堿式碳酸鋅(LBZC)采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)為表面活性劑,尿素水溶液水熱的條件下制備。所得多孔ZnO

4、單晶納米片分別采用X-射線衍射(XRD),傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜分析(FT-IR),熱重-示差分析(TGA-DSC),場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM),透射電鏡(TEM),選區(qū)電子衍射(SAED),比表面分析(BET)等進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所制備的多孔ZnO單晶納米片直徑大約幾百個(gè)納米,厚度約為15 nm。基于該多孔ZnO單晶納米片的氣敏傳感器在300℃下對(duì)乙醇具有很好的靈敏度,比較高的選擇性以及快速的響應(yīng)-恢復(fù)性能,是一種很好的氣敏材料。

5、而且,這種溶液法也可以用來(lái)制備其他具有均一形貌的金屬氧化物多孔材料。
　　 (3)采用一種簡(jiǎn)單的溶劑熱.高溫處理的方法成功制備了由大量15.9 nm左右的單晶SnO2微納米球組裝而成的分級(jí)結(jié)構(gòu)多孔SnO2納米棒。采用X-射線衍射(XRD),傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜分析(FT-IR),熱重-差熱分析(TGA-DTA),場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM),透射電鏡(TEM),選區(qū)電子衍射(SAED),比表面分析(BET)等測(cè)試手段對(duì)樣品的形貌