蔗渣模板法制备氧化锡及其气敏性能研究

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生物模板法近年来发展迅速,并针对我国蔗渣产量高、利用率低,造成浪费和严重的大气污染问题,结合纳米材料所具有的特殊效应以及半导体金属氧化物在气敏领域的广泛应用,本论文提出了以蔗渣为模板来制备二氧化锡气敏材料的思路,该思路用到的方法主要是浸渍法和焙烧法。在解决了蔗渣的浪费和污染问题的同时,更是充分利用到了蔗渣比表面积大的优点,对气敏材料的性能提升十分有利。并且考虑到组分单一可能造成的材料气敏性能不佳的情况,论文又采用水热法掺杂了氧化锌和氧化铜以改变材料组分单一的情况,来对材料进行改性。并通过X射线衍射(XRD)、扫面电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱、BET比表面积测试法等一系列手段才制备的材料的组成、形貌、结构等特征进行了表征;同时使用静态测试法对材料的气敏性能进行了研究。研究结果如下:(1)ZnO/SnO2体系制备的蔗渣模板二氧化锡完全复制了蔗渣模板的多孔结构,且二氧化锡形成的材料比较平滑,没有不规则的团聚现象,其晶型为四方金红石结构。掺杂氧化锌后复合材料的表面由于附着氧化锌颗粒的缘故变得粗糙,氧化锌颗粒在二氧化锡表面分布均匀,粒径基本统一,氧化锌为纤锌矿结构,材料结晶度高,不存在其他杂质。对材料的气敏性能研究结果表明,掺杂使原本灵敏度极低的纯二氧化锡材料气敏性能大大改良。随着氧化锌掺杂量的提高,材料对甲醇的气敏性能越来越好,且掺杂比为1:1的时候最好。材料的最佳工作温度为340℃。对不同氛围目标气体的气敏性能研究表明,材料选择型良好。但是材料稳定性不佳。(2)CuO/SnO2体系蔗渣模板二氧化锡完全复制了蔗渣模板的形态结构,二氧化锡分子取代蔗渣中有机物的位置,整体呈现出蔗渣的多孔形态;且二氧化锡形成的材料比较平滑,没有不规则的团聚现象,其结构呈现的是四方金红石结构。水热制备氧化铜的过程中由于加入了表面活性剂,因此掺杂氧化铜使复合材料表面不光滑,有很多褶皱,制得的氧化铜为单斜型晶体,复合材料中有p-n结的形成。气敏性能测试结果说明,掺杂改良了材料的气敏性能。随着氧化铜掺杂量提高,材料对乙醇的气敏性能越来越好,且掺杂量为20%(质量分数)的时候最好。材料的最佳工作温度为300℃。材料选择型良好,稳定性不佳。
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