二氧化锡基纳米材料的制备及气敏性能研究

发布时间：2020-07-11 12:22

【摘要】：当今环境问题中,大气污染问题尤为严重,因此,对大气污染物进行有效的检测和监控是十分必要的。以二氧化锡为基底的半导体金属氧化物气体传感材料是气体传感领域最具有研究价值的材料之一,SnO2本身具有较好的导电性、稳定的化学性质,在其基础上进行掺杂或复合,可以有效的提高材料的电子传输效率,和材料的气体传感性能。本文主要研究内容如下:(1)采用直接高压静电纺丝法结合高温煅烧过程,制备形貌均匀的一维碱土金属复合的二氧化锡纳米棒(Ae/SnO2)。TEM研究表明,添加碱土金属元素后,SnO2纳米粒子尺寸明显降低,由20 nm减小到5-7 nm。MS测试结果表明,Sr/SnO2纳米材料的载流子密度明显增大,提高了材料的导电性。本实验所合成的Sr/SnO2纳米复合材料在室温条件下对NH3具有较好的气敏特性,检测限可达10 ppm,响应时间为16 s。(2)通过高压静电纺丝法结合高温煅烧处理,制备一维的三氧化二铟复合二氧化锡异质结构纳米棒(ICTOs)。研究发现,In2O3可以提高SnO2的缺陷氧含量和载流子密度。其中,3ICTO(Sn:In原子比为25:0.3)纳米棒在室温条件下对NOx展现出最好的气敏特性。对100 ppm NOx的响应灵敏度可达8.98,响应时间4.67s,最低检测限可达0.1 ppm。(3)采用同轴静电纺丝法制备出四氧化三钴复合二氧化锡纳米管(CCTOs)。N-型SnO2与p-型Co3O4之间形成p-n结异质结构,这种异质结区域相当于电子传输通道,加快了电子在金属氧化物之间的转移,同时,纳米管状结构有利于气体传输,提高气体传感性能。其中,CCTO5样品对100 ppm NOx最高的响应灵敏度可达30.04,响应时间4 s。
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ134.32;TB383.1

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本文编号：2750404