基于一维氧化铟纳米管的制备及其气敏性能研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yeshi804883653
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氧化铟(In2O3),其带隙宽度在3.553.75 eV之间,是一种重要的n型半导体氧化物,属于III-VI族,并且具有较高的电导性。具有新奇特性的光学和电学性能的氧化铟,可以用于制备气敏元件(用于检测HCHO、NH3、CO、NO2、O3、Cl2、CO2和H2等)、太阳能电池、平板显示器、探测器、有机发光二级管、光电子器件、透明导体、紫外可见(紫外线)激光器等。因此,本文根据氧化铟的性质,通过同轴静电纺丝方法制备一维氧化铟基纳米材料,探究其制备工艺并开展其在气敏方向的性能研究。主要内容如下:(1)同轴静电纺丝法合成SnO2/In2O3纳米管及其气敏性能的研究以硝酸铟、氯化亚锡为无机源,DMF为溶剂,PVP为增稠剂,采用同轴静电纺丝方法,制备异质结构的二氧化锡/氧化铟纳米管。该纳米管的直径约50100nm,长约几微米,是由粒径为510 nm左右的二氧化锡/氧化铟纳米粒子组成,展现了较高的比表面积(最高可达56 m2/g)。通过对其气敏性能的研究,结果显示合成的多孔二氧化锡/氧化铟纳米管对甲醛呈现出良好的灵敏度响应(S=400 at500 ppm),低检测限(低至250 ppb),响应恢复时间分别为60 s和97 s,且30天后,其响应值仍能达到初始值的94.68%,显示出其很好的长期利用性。(2)同轴静电纺丝法合成Zn掺杂的In2O3纳米管及其气敏性能的研究采用同轴静电纺丝法合成Zn掺杂的In2O3纳米管,并通过XRD、TEM、SEM、BET等表征手段详细研究该系列材料的结构,证明了Zn掺杂的In2O3纳米管的成功制备。当Zn(按醋酸锌计)的掺杂量达到3%时,Zn掺杂的In2O3纳米管展现了其高的响应能力和低检测限(S=505 at 500 ppm,S=5.54 at 0.25 ppm)。同时,对该材料制成的气敏元件经过持续监测30天后,其灵敏度响应值仍能保持在最初值的87.63%。另外,该材料对甲醛表现出卓越的选择性。(3)同轴静电纺丝法合成Ag/In2O3纳米管及其气敏性能的研究通过同轴静电纺丝,一步法制备Ag/In2O3纳米管。Ag/In2O3纳米管制备,经过一系列SEM、TEM、XRD等的表征,证明了该Ag/In2O3纳米管的成功制备。在最佳工作温度为375°C时,Agv/In2O3纳米管对当甲醛浓度范围为0.25500 ppm时的甲醛,表现出优异的灵敏度响应(S=1016 at 500 ppm)、独特的选择性和快速的响应恢复时间(50 ppm,174 s/12 s)。且在30天后,气敏元件对甲醛的响应值仍能达到初始灵敏度的94.12%。Ag/In2O3纳米管优异的特性展现了其在甲醛气体传感器方向优异的潜能。
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