氧化物纳米纤维甲/乙醇气体传感器的性能研究

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由于一维纳米材料具有优异的物理、化学特性,因此使其在光电器件,生物医药,催化传感等方面有着广泛的应用。最近研究表明基于一维纳米金属氧化物的气敏传感器具有更优异的气敏性能,开发研制新型一维纳米材料是改进气敏性能的有效方法。静电纺丝技术操作简单、成本低廉是目前被公认的一种能快速生产一维纳米材料的技术。本论文对基于电纺纳米纤维为气敏材料的甲醇、乙醇传感器进行了系统的研究,主要分为以下四个部分:(1)利用静电纺丝技术结合热处理过程制备了氧化铁(α-Fe2O3)纳米纤维。研究结果表明:α-Fe2O3纳米纤维对乙醇表现出较好的气敏性能,但是灵敏度有待提高。(2)基于相同的方法制备出氧化铟(In2O3)纳米纤维及其复合纤维。纯的In2O3纳米纤维对乙醇的灵敏度很高,响应恢复时间也很快,这初步解决了α-Fe2O3纳米纤维对乙醇灵敏度低的弱点。利用液相法在具有良好气敏性能的氧化铟纳米纤维表面修饰Pt纳米粒子,研究表明此传感器对有毒气体硫化氢有很好的响应;掺杂适当的氧化物是提高气敏性能的又一有效途径。因此,选择在气敏方面有着良好性能的氧化锡与氧化铟复合,制备出铟锡复合纳米纤维(In2O3/SnO2),复合纳米纤维对甲醇具有很好的响应。(3)稀土金属氧化物是重要的工业原料而且有很好的催化性能。因此,选择三种具有代表性的氧化物La2O3,Eu2O3,CeO2掺杂氧化铟(In2O3)纳米纤维以提高对甲醇的响应。实验表明2% Eu2O3/In2O3复合纤维对甲醇的气敏性能最好。(4)制备钙钛矿型(ABO3)金属氧化物纳米纤维,研究LaFeO3,LaCoO3,LaInO3对甲醇的气敏性能。实验结果表明:在这三种钙钛矿型稀土复合纤维中铁酸镧(LaFeO3)纳米纤维对甲醇有最好的响应,而且在气体的选择性方面也有一定改善。既可以通过改变钙钛矿中B位原子的种类来改变气敏性能,也可以通过改变工作温度来实现对某种气体的选择性。
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