SnO2納米纖維的制備及氣敏特性研究.pdf

1、SnO2是一種寬帶隙(3.6eV)的N型半導(dǎo)體,具有優(yōu)異的光電特性、催化和氣敏特性,因而在透明導(dǎo)電薄膜、傳感器、鋰電池、太陽能電池、催化劑以及光學(xué)技術(shù)等方面具有廣泛的用途,尤其是在氣敏傳感器領(lǐng)域,由于其具有壽命長、成本低等特點(diǎn),目前商品化氣敏元件大部分由SnO2制成。然而SnO2作為氣敏材料在靈敏度和選擇性方面并不理想,材料的納米化和摻雜化是提高氣敏特性的兩種有效手段。
　　 本文采用靜電紡絲法制備了SnO2納米纖維,并對(duì)其進(jìn)行

2、了不同金屬元素的摻雜,并采用SEM、XRD、Raman光譜儀、熒光光譜儀、氣敏測(cè)試系統(tǒng)等手段對(duì)材料進(jìn)行表征。通過研究獲得了如下結(jié)果:
　　 1.靜電紡絲過程受到PVA濃度、電壓、煅燒等因素的影響,本文系統(tǒng)研究了工藝參數(shù)對(duì)納米纖維的影響,研究結(jié)果表明:PVA濃度越低纖維直徑越小,在PVA濃度較低時(shí)納米纖維直徑出現(xiàn)珠子,PVA濃度偏高,納米纖維出現(xiàn)液滴。紡絲電壓和固化距離的大小會(huì)直接影響纖維氈表面的液滴的多少和纖維的直徑大小,同時(shí)其

3、影響著紡絲的速度,酒精溶劑的加入更易于紡絲。
　　 2.靜電紡絲法制備的SnO2納米纖維經(jīng)退火燒結(jié)以后,得到表面粗糙,具有大的比表面積的結(jié)構(gòu)。燒結(jié)后制備SnO2納米纖維為金紅石結(jié)構(gòu),晶格常數(shù)a=0.4737nm,c=0.3186nm,同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)少量金屬元素如Zn、Ag、Ni、Mg摻雜并未改變SnO2的晶體結(jié)構(gòu),退火溫度對(duì)的結(jié)晶度有很大的影響,納米纖維燒結(jié)溫度越高,納米纖維的結(jié)晶質(zhì)量越好。
　　 3.研究了純SnO2及金

4、屬元素?fù)诫sSnO2納米纖維的氣敏性能,氣敏測(cè)試表明,退火燒結(jié)溫度為700℃時(shí)純SnO2納米纖維具有較好的氣敏性能,對(duì)H2S和酒精氣體有良好的選擇性,但其穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步改善。Ag的摻雜提高了SnO2的氣敏性能,在Ag摻雜量為8at％時(shí)SnO2納米纖維對(duì)C2H2氣體具有優(yōu)異的敏感性能;摻Zn為11at％的納米纖維傳感器對(duì)酒精、甲苯和C2H2分別在300℃、350℃、200℃也有較好的氣敏性能和選擇性;摻Ni為8at％的SnO2納米纖維傳