论文高分散SnO2纳米粒子制备其气敏性能是适合不知如何写纳米方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于纳米技术论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要：为了提高n型半导体SnO2气敏材料的性能,以碳微球为载体,制备了高度分散、粒径均匀的SnO2纳米粒子.采用静态配气法对基于该SnO2的气敏元件性能进行了系统测试,结果表明,在工作温度为330 ℃时,实验所得SnO2气敏元件对乙醇气体呈现出优异的响应灵敏度,性能优于相同测试条件下商用SnO2气敏材料.对5×10-6～200×10-6乙醇气体测试,结果显示,材料灵敏度和气体浓度有一定的依赖关系,灵敏度随着气体浓度的增加呈线性增长.
关键词：气体传感器；SnO2；碳微球；乙醇敏感
中图分类号：O61214 ,TQ1741758文献标识码：A
Abstract：Highly dispersed SnO2 nanoparticels were synthesized at ambient conditions based on carbon microspheres, and the gas sensing properties of the material were studied systematically. The conductance responses of the material were measured by exposing it to ethanol gas （C2H5OH）. It was found that the sensor exhibited better sensing responses to ethanol gas than the commercial SnO2 at the working temperature of 330 ℃. Furthermore, the gas sensor responses increased linearly with the increment of the gas concentrations of ethanol in the range from 5×106 to 200×106.
Key words：gas sensor；colloidal silicon dioxide； carbon microspheres； ethanol sensing properties
如今,大气污染已成为人们越来越关注的焦点.为了能够更准确、及时地监测环境气体的排放,亟需研发高灵敏度、低检测极限和快速响应恢复性能的气体传感器.基于半导体金属氧化物的气敏传感器不仅满足了上述需要,而且具有使用寿命长、成本低等其他优点而备受关注[1-3].
SnO2是典型的n型宽禁带半导体材料（Eg等于3.6 eV）[4],价格低廉,具有优良的导电性、高化学稳定性、热稳定性,且已经被证实是一种性能优异的气体敏感材料[5-8].对于半导体金属氧化物而言,气体敏感特性依赖于材料表面活性位点,当敏感材料纳米化以后,具有更高的比表面积,并且由于纳米尺寸效应引起的高密度表面活性位点的存在,使得纳米材料的灵敏度、选择性、使用寿命都得到了一定程度的提高[9-12].因此,为了提高材料的性能,降低晶粒尺寸是获得良好灵敏度的非常有效的办法.而通过一定手段合成高分散的纳米材料,则引起了学者们广泛的关注和研究.
本文采用碳微球作为载体,制备了高度分散的SnO2纳米粒子,采用TEM,SEM和XRD对所得材料的形貌和物相结构进行了表征,并采用静态配气法对所制备的SnO2气敏性能进行了系统测试.
1实验
1.1材料制备
葡萄糖（Glucose）、氯化亚锡（SnCl2·2H2O）、盐酸（HCl）购于北京化学试剂公司.上述试剂未经进一步纯化,均为分析纯,实验用水均为实验室自制的去离子水.
1.1.1碳微球的制备
将8 g葡萄糖溶解于40 mL去离子水中,形成透明溶液,将该溶液转移至容量为100 mL的聚四氟乙烯内衬中,然后将不锈钢高压反应釜密闭,保温180 ℃反应8 h,自然冷却至室温,将黑色产物分别用去离子水和无水乙醇洗3次,在80 ℃下真空干燥6 h.
1.1.2高分散SnO2纳米粒子的制备
将1 g SnCl2溶解在水中,取适量的浓HCl缓慢滴入其中,使溶液保持透明状态,然后取10 mg碳微球分散在上述溶液中,超声分散5～10 min后,在室温下磁力搅拌2 h,离心分离,去离子水洗涤,在70 ℃下真空干燥6 h后,空气气氛中350 ℃煅烧2 h.
采用相同的实验步骤制备无碳模板的SnO2纳米粒子.取1 g SnCl2溶解在水中,取适量的浓HCl缓慢滴入其中,使溶液保持透明状态,在室温下磁力搅拌2 h,离心分离,去离子水洗涤,在70 ℃下真空干燥6 h后,空气气氛中350 ℃煅烧2 h.
1.2材料的表征
利用Rigaku D/Max2400型转靶全自动X射线粉末衍射仪（Xray Diffraction,XRD）确定产品的物相和纯度,Cu Kα线（λ等于 15.418 nm）作为发射光源,加速电压为40 kV,电流为100 mA,步长为0.02°,扫描速度为8° /min,扫描角度为20°～80°；对材料的微观形貌进行透射电子显微镜（TEM,Tecnai F20型）和扫描电子显微镜（FESEM,Hitachi S4800型）观测分析,工作电压分别为10 kV和200 kV,采用SPM软件对TEM图片进行材料粒径分布分析.
1.3气敏元件的制作和测试
半导体气敏元件按传统方法制成旁热式烧结型厚膜元件[13].取所得样品少许,滴入适量的 纤维素的松油醇饱和溶液,于玛瑙研钵中调成均匀的糊状,涂于带有一对Pt引线的圆柱形陶瓷管上（结构见图1（a））.红外灯下烘干后,将该陶瓷管焊接在胶木底座上（结构见图1（b））,然后将镍铬加热丝 （NiCr丝,提供给元件合适的工作温度） 穿过陶瓷管,焊接在底座上,制成气敏元件,如图1（c）所示.为了改善元件的性能,增加其稳定性,将焊接好的元件置于专用的老化台上,通3.5 V直流电压,老化240 h.
总结:该文是关于纳米论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
参考文献：
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