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甲醛(HCHO)是一种无色有特殊刺激性气味的气体,可以诱导很多疾病,我国规定室内环境允许HCHO浓度<60 ppb,因此简单高效的检测环境中安全范围内的甲醛气体非常重要。SnO2是一种重要的N型宽能隙半导体金属氧化物,由该金属氧化物制成的多级结构的厚膜传感器能够在高于100℃时检测到高于100 ppb浓度的甲醛,但是为了能够准确检测环境中ppb级的HCHO气体还需要不断改进。本文通过溶剂热合成法合成了多级结构Sn02基纳米介孔微管材料,采用了 XRD、SEM、TEM、BET、XPS等多种有效表征手段对其结构和形貌进行分析,并将该材料应用于厚膜型气敏传感器对HCHO及家庭常见有毒有害气体进行了相应气敏性能测试。本论文研究主要集中在以下几个方面:(1)通过溶剂热法合成出SnO2多级结构纳米微管,通过使用EDTA作诱导剂,三苯基氯化锡为锡源,水和乙醇混合溶剂为溶剂,过氧化氢为氧化剂,NaOH调节pH为中性环境。然后在500℃空气气氛中高温热处理后得到表面光滑的介孔SnO2微管。该管具有长方形管口,边长约500 nm,长约4 μm,管壁厚度约为50 nm,管壁由5-10 nm的小粒子构筑而成,粒子之间的孔径大约在5-15 nm左右。该微管传感器对甲醛气体具有优良的选择性和灵敏度。在最佳工作温度92℃时,对10 ppm HCHO气体的灵敏度为6.7,响应时间为16 s,最低检测限为10 ppb。(2)通过一次溶剂热法,用不同摩尔比的CdO与SnO2合成出相同形貌的微管,该管同样由纳米粒子堆砌而成,纳米孔径大小为10 nm左右。基于对甲醛气体的气敏性能测试发现复合2.23 at%的CdO/SnO2微管传感器对HCHO气体展现出良好的气敏性能,其最佳工作温度升高至133℃,对10 ppm HCHO的灵敏度为6.04,响应时间缩短到6 s,最低检测限降低到1 ppb。(3)通过一次溶剂热法,用不同摩尔比的ZnO与SnO2合成出相同形貌的微管,该管同样由纳米粒子堆砌而成,纳米孔径大小为13 nm左右。基于对甲醛气体的气敏性能测试发现复合2.51 at%的CdO/SnO2微管传感器对HCHO气体展现出良好的气敏性能,其最佳工作温度升高至133℃,对10 ppm HCHO的灵敏度为5.61,响应时间缩短到6.1 s,最低检测限降低到0.5 ppb。(4)利用XPS和GC技术分析了SnO2、CdO/SnO2、ZnO//SnO2材料暴露于HCHO前后的气体。获知该微管材料与甲醛气体反应的敏感机理:在气敏材料表面的表面吸附氧离子O2-与被测气体HCHO发生氧化还原反应,最终产物为H20和C02。