氧化錫一維納米材料的合成及其氣敏性能研究.pdf

1、本文通過溶劑熱法合成了氧化錫一維納米材料并對這些材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，通過考察添加劑、反應(yīng)溫度、時(shí)間等因素對合成材料的物相及形貌的影響，對氧化錫一維納米材料的生長機(jī)理進(jìn)行了初步探討。將所制得的一維納米材料按旁熱式工藝制備成氣敏元件并測試其氣敏性能，與普通零維材料所制備的氣敏元件進(jìn)行了比較研究，探討了氣敏材料結(jié)構(gòu)、形態(tài)與氣敏性能的關(guān)系。本論文主要成果為： 1.以二價(jià)無機(jī)鹽SNC2O4為錫源，在醇-水混合體系中通過溶劑熱反應(yīng)制備了Sn

2、O2納米棒。納米棒大小均勻，直徑約為.50-70nm，長度約為1.8-2.0μm。研究發(fā)現(xiàn)，NaOH的添加量在SnO2納米棒的合成過程中起著重要作用。對SnO2納米棒的初步摻雜改性研究表明，浸漬法摻雜Pr，Dy后提高了氧化錫納米棒元件對H2S和C2H5OH氣體的靈敏度和響應(yīng).恢復(fù)特性，該元件有望用于對H2S和C2H5OH氣體的檢測。 2.在醇-水體系中通過溶劑熱反應(yīng)制備了基于四棱柱形單晶SnO2納米線自組裝的微球。經(jīng)XRD、TE

3、M、SEM和電子衍射表征對其物相、形貌變化和合成機(jī)理進(jìn)行了討論。研究發(fā)現(xiàn)，醇-水體系中通過溶劑熱反應(yīng)首先生成Na2Sn(OH)6中間相。中間相Na2Sn(OH)6在高于200℃的溶劑熱反應(yīng)溫度下分解為SnO2。溶劑熱反應(yīng)溫度對產(chǎn)物的形貌也有重要的影響。在285℃溶劑熱條件下制備了四棱柱形單晶納米線，納米線的直徑隨溫度的升高而減小。利用本實(shí)驗(yàn)所合成的四棱柱形SnO2納米線作為敏感材料，對丙酮?dú)怏w的檢測下限低到20 ppm，響應(yīng)-恢復(fù)時(shí)間分

4、別為7 s和10 s。在測試時(shí)間內(nèi)，材料的電阻沒有出現(xiàn)明顯的漂移。也就是說，利用四棱柱形SnO2納米線作為敏感材料在高靈敏度的基礎(chǔ)上提高了對丙酮?dú)怏w檢測的穩(wěn)定性。 3.在不添加表面活性劑或絡(luò)合劑等形貌控制劑的情況下，在醇-水體系中通過溶劑熱反應(yīng)調(diào)控合成了SnO2納米棒和空心球。研究結(jié)果表明，反應(yīng)溶液的pH值和溶劑熱反應(yīng)溫度對SnO2納米棒和空心球的調(diào)控合成起著重要作用。我們對所合成的SnO2納米棒和空心球進(jìn)行了氣敏性能測定，測試

5、結(jié)果表明，由于SnO2納米棒高的熱穩(wěn)定性和一維納米材料優(yōu)良的電子傳輸特性，SnO2納米棒在選擇性、靈敏度和響應(yīng)-恢復(fù)時(shí)間方面都優(yōu)于空心球。 4.利用不同的錫源在溶劑熱條件下分別制備了暴露面為(110)面和(100)面的SnO2納米線，并對其氣敏性能進(jìn)行了初步研究。研究結(jié)果表明：在敏感材料的比表面積大致相等的情況下，暴露面為(110)面的SnO2納米線對乙醇?xì)怏w的靈敏度要明顯高于暴露面為(100)面的SnO2納米線。我們認(rèn)為(11