氧化鐵修飾釩氧化物納米管的制備及氣敏性能研究.pdf

1、一維納米材料由于具有顯著的各向異性結(jié)構(gòu)和量子限域效應(yīng)引起廣大學(xué)者的研究興趣。釩氧化物納米管在電化學(xué)、光學(xué)、電學(xué)性能方面的研究已得到廣泛的開(kāi)展，但是釩氧化物納米管在氣敏材料上的應(yīng)用還未見(jiàn)報(bào)道。本論文采用流變相自組裝的方法制備了釩氧化物納米管并用氧化鐵對(duì)釩氧化物納米管進(jìn)行了修飾，同時(shí)研究了它們的氣敏性能。主要結(jié)論如下： ⑴制備出了長(zhǎng)度在3～8μm，外徑為60～150nm，內(nèi)徑為20nm左右，層間距為3.2nm的釩氧化物納米管。合成的

2、釩氧化物納米管在230℃對(duì)50ppm濃度的乙醇?xì)怏w有響應(yīng)，靈敏度為1.11。隨著溫度的升高和乙醇?xì)怏w濃度的增加，釩氧化物納米管的靈敏度不斷增加，在270℃對(duì)1000ppm濃度的乙醇?xì)怏w靈敏度為1.67。330℃時(shí)對(duì)1000ppm濃度的乙醇?xì)怏w靈敏度上升到了2.28。 ⑵在80％濃度的乙醇作溶劑，180℃反應(yīng)濕度下采用氧化鐵對(duì)釩氧化物納米管進(jìn)行了表面修飾，釩氧化物納米管表面存在的氧化鐵顆粒直徑大約為15nm。其在230℃對(duì)10 p

3、pm濃度的乙醇?xì)怏w有響應(yīng)，靈敏度為1.1。270℃對(duì)1000ppm濃度的乙醇?xì)怏w靈敏度為2.0，330℃對(duì)1000ppm濃度的乙醇?xì)怏w靈敏度為3.4，270℃對(duì)10ppm濃度的乙醇?xì)怏w響應(yīng)時(shí)間為15s。產(chǎn)物氣敏性能比釩氧化物納米管有較大提高。 ⑶加入30mg檸檬酸和0.15mmol硝酸鐵，以去離子水作溶劑在180℃制備出的氧化鐵修飾釩氧化物納米管表面，發(fā)現(xiàn)釩氧化物納米管不僅有分散的氧化鐵顆粒，還有連續(xù)的厚度為40nm的連續(xù)氧化鐵

4、層。其在190℃對(duì)10ppm濃度的乙醇?xì)怏w有響應(yīng)，并且在270℃對(duì)1000ppm濃度的乙醇?xì)怏w靈敏度為4.4，330℃對(duì)1000ppm濃度的乙醇?xì)怏w靈敏度達(dá)到了最大值7.4。在270℃時(shí)對(duì)10ppm濃度的乙醇?xì)怏w的響應(yīng)時(shí)間為20s，雖然響應(yīng)時(shí)間有所增加，但綜合氣敏性能得到提高。 ⑷氧化鐵修飾釩氧化物納米管改善氣敏性能的機(jī)理表明，納米管表面在空氣氣氛中很容易吸附到空氣中的氧并與材料交換電子形成O2-、O22-和O2-，從而在釩氧化