Y-Zn2SnO4/SnO2微立方体和Pr-BiFeO3空心纳米纤维的制备与气敏性能研究

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为了应对日益严重的空气污染,人们普遍认为气敏传感器在对不同有毒气体的实时和准确检测中发挥着不可替代的作用。由两种(或多种)金属组成的复合金属氧化物由于其独特的形态和优异的物理化学特性而成为材料科学领域的热门话题。与报道的一元金属氧化物相比,具有掺杂改性的复合金属氧化物制成的传感器相对较少受到关注。本文以Zn2SnO4和BiFeO3以及金属氧化物SnO2作为主要材料,并采用制备中空/多孔结构、稀土元素掺杂及构筑异质结等方式对材料的形貌、比表面积、晶粒尺寸、光电性能进行改性,实现气敏性能的提高。本论文的主要工作包括以下两个部分:(1)利用水热法制备出了Y掺杂的Zn2SnO4/SnO2微立方体,通过对比纯的样品发现,Y掺杂的样品对100 ppm的甲醛响有更高的响应(46.07)和更低的工作温度(210°C),响应恢复时间为21/17 s。其气敏性能的提升主要归结于Y离子掺杂提供了更多的氧吸附位点和窄化了带隙值。此外,Zn2SnO4和SnO2之间存在的异质结作用也是气敏性能提高的主要原因。(2)利用高压静电纺丝法制备出Pr掺杂BiFeO3空心纳米纤维,使用各种表征手段测试了它的晶体结构、形貌和化学组成。对其气敏检测表明Pr掺杂BiFeO3中空纳米纤维传感器的最好工作温度是190°C。对50 ppm甲醛的响应是17.6,响应恢复时间是17和19 s。优异的气敏性能主要归结于Pr离子掺杂提供了更多的氧空位并且中空纳米纤维结构提供了更大的比表面积。
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