【摘 要】
:
具有挥发性的有机胺类物质易燃易爆且有毒有害,这些挥发性胺很容易对人类和动植物的健康造成危害。因此,开发气体传感材料实现对胺类化合物高效、准确的检测和监测极其重要。作为一种气体传感材料,二氧化锡因其带隙较宽、电子迁移率高和独特的物理化学稳定性等优势具有较大的开发和应用潜力。然而,单一的氧化锡仍面临着传感能力不足的挑战,这远远不能满足实际需求。为此,研究人员在提高氧化锡的气敏性能方面付出了更多的努力,
论文部分内容阅读
具有挥发性的有机胺类物质易燃易爆且有毒有害,这些挥发性胺很容易对人类和动植物的健康造成危害。因此,开发气体传感材料实现对胺类化合物高效、准确的检测和监测极其重要。作为一种气体传感材料,二氧化锡因其带隙较宽、电子迁移率高和独特的物理化学稳定性等优势具有较大的开发和应用潜力。然而,单一的氧化锡仍面临着传感能力不足的挑战,这远远不能满足实际需求。为此,研究人员在提高氧化锡的气敏性能方面付出了更多的努力,而金属掺杂就是改善传感材料性能的有效策略之一。本文以改善二氧化锡的胺检测性能为研究目的,在不同的水热条件下制备氧化锡气敏材料,并掺入金属铬对其改性。通过调控铬的掺杂含量实现了对载流子浓度和能带结构的调控,探究了其对检测三乙胺性能的影响。研究内容和结论如下:(1)采用水热法合成了铬掺杂的二氧化锡纳米颗粒/微棒材料,通过调控铬源的含量,实现了对电子浓度和能带结构的调控,并对性能和机理进行了详细的探讨。气敏性能研究结果表明:掺入金属铬后,二氧化锡材料的最优工作温度从300℃降低到260℃,较低的工作温度有利于减少能耗和延长传感器的寿命。在所有Cr-SnO2-x基传感器中,Cr-SnO2-5在260℃对100 ppm三乙胺响应值是纯SnO2的4.5倍,且具有良好的选择性和稳定性,检测限低至319 ppb。更重要的是通过调控铬的含量可以有效地调控检测VOCs的选择性。(2)采用沉淀结合水热的方法合成纳米层堆积的二氧化锡纳米材料,通过调控溶液的p H改变了载流子的浓度和能带结构,系统研究了二氧化锡材料在不同p H和老化时间下对三乙胺传感性能的影响。研究结果显示,在溶液p H=7.4的环境下,SnO2-7.4(SO-5)对三乙胺具有良好的检测能力,240℃下检测100 ppm三乙胺的灵敏度达50.0。SnO2-7.4在最佳老化时间15天(SO-15)时,240℃下对100 ppm三乙胺表现出最大的响应(Ra/Rg=116.8),尤其是在低浓度1 ppm和5 ppm下具有较好的响应,暴露在三乙胺中能快速响应和恢复,且在检测低浓度1 ppm三乙胺有较高的稳定性。(3)采用水热法制备了铬掺杂的二氧化锡纳米层堆积材料(p H=7.4),通过掺入不同含量的金属铬,实现对载流子浓度和能带结构的调控,分析了铬掺杂二氧化锡传感器的气敏机理。气敏性能研究结果表明:相对于SnO2-7.4(SO-5),Cr-SnO2-1.0材料在220℃下对100 ppm三乙胺灵敏度为74.3,这相当于SnO2-7.4在老化10天后(SO-10)达到的灵敏度(Ra/Rg=85.2),这暗示了金属铬的掺杂能够缩短老化时间。并且掺入铬以后,传感器的最佳工作温度降低了20℃,具有较快的响应和恢复特性,检测限低至313 ppb。
其他文献
我国是当前全球最大的CO2排放国,煤炭利用过程中的CO2排放是我国碳排的主要来源。通过煤炭的清洁高效利用降低CO2排放对我国实现双碳目标具有举足轻重的意义。低碳醇是一种用途广泛的化工原料和优质的液体燃料,可作为机动车燃料、燃料添加剂等。煤经气化得到合成气,合成气再催化转化为低碳醇是目前备受关注的煤炭清洁高效利用工艺之一。过去数十年,研究者对合成气制低碳醇过程的催化剂进行了广泛研究,发现表面羟基有助
“05后”青年作为推动社会发展的新生力量,其交往状况对整个社会的交往发展具有重要影响。思想政治教育与有序交往存在着双向互驱的逻辑关联。在交往问题实然、强国实践使然、思政价值应然与青年成长必然的共同诉求下,思想政治教育的政治导向功能、环境净化功能、信息沟通功能、管理规制功能和人格塑造功能等方面需进一步强化,以更全面引导广大“05后”青年在现实交往活动中立足我国社会发展需要、遵循我国现代化建设规律、遵
广泛使用化石燃料对环境造成的破坏促使人们探索化石燃料的可再生和环保替代品。利用太阳光作为取之不尽的资源来获取清洁能源或实现环境净化或温室气体转化等,是应对这些问题的最佳选择。光电化学(PEC)水分解技术为未来的能源获取提供了一条绿色环保的途径。然而,缺乏将光转化为电荷载流子并将水进一步氧化为氧气的有效光阳极一直是光电化学水分解的重要技术障碍。已开发和研究了多种成本低、资源丰富且耐光腐蚀,金属氧化物
煤层气是与煤炭伴生的非常规天然气,是一种能量密度高、污染物排放少的低碳资源,其主要成分是甲烷。在能源匮乏、环境污染严重和全球变暖加剧的国际形势下,煤层甲烷的利用将会产生巨大的经济效益、良好的环保效应和可持续发展的生态效益。甲烷部分氧化(POM)制合成气过程具有反应能耗小、反应条件温和及产物的氢碳比适于合成下游产品等优点,因而被广泛研究。但在POM反应过程中,催化剂烧结和积碳导致催化剂快速失活。针对
氧化亚氮(N2O)作为仅次于二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)的全球第三大温室气体,是平流层中臭氧的主要消耗物质,所产生的温室效应是CO2的310倍,CH4的21倍,且大气中N2O每增加一倍,全球气温就会上升0.44℃。此外,N2O在大气中自然分解十分缓慢,能够在大气中稳定存在约120年。近年来,N2O在食品、医疗、航空航天、催化及合成化学等领域具有广泛的应用。N2O主要源于自然排放和人为排放,其
传统化石能源的过度使用导致大气中二氧化碳浓度的迅速增加,从而导致全球变暖、海平面上升等一系列环境问题。通过适当的方法将二氧化碳转化利用,不仅能有效缓解二氧化碳浓度增加所带来的环境问题,还能创造一定的经济价值。而利用可再生能源驱动的电催化CO2还原(CO2RR)在改善能源储存和减少二氧化碳排放方面有巨大潜力,从而成为当前的研究热点。CO2RR涉及不同的多电子、质子耦合反应从而产生多种碳产物,其中C2
煤层气作为一种清洁能源,受到了广大研究者的青睐。甲烷部分氧化(POM)反应具有设备简单、能耗低且生成的合成气比值适合费托合成及生成下游产物的优点,是煤层气高效利用的一种方法。然而目前该反应所用的非贵金属催化剂存在积碳和烧结等问题,而贵金属催化剂则面临价格昂贵的问题。因此开发一种新型的催化剂是具有重大意义的。六方氮化硼(h-BN)作为一种层状的无机非金属材料因其在无金属的条件下也具有催化活性而在催化
我国炼焦煤资源短缺,通过改性提高长焰煤的黏结性并用作炼焦配煤,将对扩大炼焦煤资源和实现长焰煤高效利用具有重要意义。本文开展了Ca催化长焰煤在亚临界H2O-CO体系改性增黏特性研究,考察了亚临界H2O-CO体系长焰煤改性增黏过程中的催化剂种类、催化剂添加量、反应温度、恒温时间、CO初始压力、水煤比和H2/CO等工艺条件对黏结指数、可溶物收率以及由亚临界水煤气变换反应产生的H·生成量和消耗量的影响;考
<正>“Z世代”(Generation Z)是盛行于欧美的用语,主要是指1995—2009年出生的人。他们又被称为“M世代”(多重任务的世代,Multitasking Generation)、“C世代”(联结的世代,Connected Generation)、“网络世代”(Net Generation)或“互联网世代”(the Internet Generation)。“Z世代”从出生之日起及其整
面向虚实融合的人机交互涉及计算机科学、认知心理学、人机工程学、多媒体技术和虚拟现实等领域,旨在提高人机交互的效率,同时响应人类认知与情感的需求,在办公教育、机器人和虚拟/增强现实设备中都有广泛应用。本文从人机交互涉及感知计算、人与机器人交互及协同、个性化人机对话和数据可视化等4个维度系统阐述面向虚实融合人机交互的发展现状。对国内外研究现状进行对比,展望未来的发展趋势。本文认为兼具可迁移与个性化的感