TiO₂是一种n型金属氧化物半导体,具有锐钛矿、板钛矿和金红石三种晶相,由于其独特的力、热、光电性能,使它在很多领域都有应用,如光催化、太阳能电池及紫外探测器等,同样TiO₂也是一种优越的气敏材料,可用于多种气体的检测。科研人员利用模板法、水热法、阳极氧化等方法成功制备了TiO₂纳米材料,其中静电纺丝所制备的一维TiO₂纳米材料具有大的比表面积和长径比。在本文中我们通过静电纺丝制备了一维有序的TiO₂纳米线,主要研究如下:1.通过静电纺丝制备了一维有序TiO₂纳米线,将制得的TiO₂纳米线分别在500℃、600℃、700℃和800℃下退火,然后通过SEM、XRD、Raman和UV表征了TiO₂纳米线的形貌、晶体结构和带隙,最后测试了TiO₂纳米线对酒精的气敏特性。研究发现所有样品的灵敏度都随着酒精浓度的增加而增大,在相同浓度下,600℃退火的TiO₂纳米线制备的传感器灵敏度最高,但是响应速度比退火温度为800℃的样品慢,这是因为在600℃时,TiO₂为锐钛矿和金红石的混合相,减少电子和空穴的复合,减少电子在传导过程中能量的损耗,随着退火温度升高晶粒尺寸增大,孔径也随之增大,导致灵敏度下降但响应速度变快。2.为了提高退火温度为800℃的TiO₂纳米线传感器的灵敏度,分别对TiO₂纳米线进行0.5%、1%和2%的Sn掺杂,并测试了Sn掺杂TiO₂气敏传感器对酒精的气敏特性。研究发现在同一浓度下,Sn掺杂量为0.5%的TiO₂纳米线对酒精的灵敏度最高且优于纯TiO₂,随着Sn掺杂量增加灵敏度反而下降。同时,相比于纯TiO₂,Sn掺杂后的响应时间变长。这是因为Sn掺杂减小晶粒尺寸和孔径,虽然灵敏度增加但响应速度变慢,同时Sn掺杂使TiO₂产生氧空位,进一步提高气敏特性,但随着掺杂量的增加Sn离子在TiO₂中饱和,过量的Sn离子以SnO₂的形式附着在TiO₂表面,占据氧空位降低气敏特性。