铂负载氧化铟纳米材料的制备及其对三乙胺敏感性能研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pz199
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三乙胺(TEA)是一种毒理性强、危害性大的挥发性有机化合物,需要一种高敏感并能实现实时监控的传感器来应对不同场所潜藏的TEA泄漏等问题。氧化铟具有带宽小、电子传导率高等优点,广泛用于TEA传感器的构建,但目前存在响应低、响应时间长、抗干扰能力差等问题。本论文旨在通过形貌调控、贵金属负载及煅烧气氛改性提升氧化铟对TEA的敏感性能,并对性能改善的原因进行分析,主要内容如下:1、利用溶胶-凝胶法制备了具有较高比表面积的氧化铟纳米片(S-In2O3)并以其为载体通过静电吸附法负载不同比例的Pt,通过氢气还原进一步改善Pt/S-In2O3对TEA的敏感性能。研究结果表明:负载的Pt分散度较高,即使经过氢气还原后,0.25 Pt/S-In2O3(H2)样品中的Pt大多以单原子形式存在。原子分散Pt活性位均一并提高了其利用效率,改善了传感器的灵敏度和选择性。其中0.25 Pt/S-In2O3(H2)的最佳工作温度为210℃,较未负载的S-In2O3下降60℃;对100 ppm TEA的响应值高达4792,是未还原0.25 Pt/S-In2O3的12倍;恢复时间较0.25 Pt/S-In2O3缩短约71 s;检测极限低至50 ppt并表现出优异的TEA选择性。通过各种表征手段对还原前后的Pt/S-In2O3进行分析,发现铂负载和氢气还原能够提高S-In2O3的电子迁移率;氢气还原后低价态Pt的数量增多,促进了吸附氧的生成,降低了TEA响应能垒,从而提升了材料对TEA的敏感性能。2、为了证实H2还原提升Pt/In2O3材料TEA敏感性能的可行性,采用水热法制备了花状氧化铟纳米材料(F-In2O3)并对其进行Pt负载及H2还原处理。结果表明:经过H2还原后样品的电子迁移率增大,表面活性氧含量升高。气敏测试结果显示:1.00 Pt/F-In2O3样品对100 ppm TEA的检测性能最佳,响应值为1383,最佳工作温度为200℃。而氢气还原处理后的1.00 Pt/F-In2O3(H2)对100 ppm TEA的最高响应值达6470,约为未还原前的5倍,其检测极限为30 ppt并表现出优异的选择性,说明利用H2还原改善Pt/In2O3气敏性能是可行的。论文研究结果将为高性能TEA传感器的构建提供新思路。
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