YFeO3纳米纤维的静电纺丝制备及其在气敏传感器中的应用

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近年来,钙钛矿型金属氧化物YFeO3受到人们的关注。YFeO3作为一种稳定的窄带隙P型半导体材料,具有良好的光催化活性和磁光特性,广泛应用于光催化等领域。本研究采用静电纺丝法制备了 YFeO3一维纳米纤维,利用XRD、SEM和TG-DSC研究试样的相结构、微观形貌和热稳定性,考察了静电纺丝工艺参数对纳米纤维直径的影响规律。将YFeO3纳米纤维应用于气敏传感器,研究了温度、气体种类和浓度对其气敏性能的影响规律。研究结果表明,在静电纺丝过程中,空气湿度、溶液粘度、电压是影响纳米线直径的主要因素,纳米线直径随湿度、粘度和电压的增加而增加;而推进速度和距离对纳米线直径的影响不显著。随着煅烧温度的升高,纳米线直径不断减小,表面趋于光滑。700-800℃下煅烧的试样为稳定的正交相,以及少量的六方相;800-850℃煅烧时,六方相逐渐消失,转变为正交相;煅烧温度高于850℃时,六方相消失,完全转变为正交相。YFeO3对还原性气体CO、H2有较高的响应,而对O2、SO2响应性较差。800℃煅烧的YFeO3对CO、H2的响应峰值分别在420和480℃,在850℃煅烧的YFeO3对两种气体的峰值则是在400和460℃。YFeO3对两种气体不同浓度的响应均呈线性关系。测试温度的升高对响应时间的影响不明显,但是超过响应峰值温度后,恢复时间随温度的升高而减小。当还原性气体吸附在YFeO3表面时,向半导体内部释放电子形成阳离子,电子进入价带与空穴结合,空穴浓度降低,电导率减小,电阻变大;当氧化性气体吸附在YFeO3表面时,价带电子向导带移动并与气体结合形成阴离子,价带内空穴增多,电导率增加,电阻减小。当气体浓度减小时,上述过程逆向进行,电导率恢复至最初大小。
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