【摘 要】
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三乙胺(TEA)是一种应用广泛,但对人体有毒副作用的挥发性有机物,需要长期有效的监测。因此,开发一种可靠的TEA气敏传感器,实现对环境中TEA的实时检测,对于TEA的安全储存、运输和使用等环节是至关重要的。金属氧化物半导体基气敏传感器在TEA气体的检测中具有不可替代的作用。二氧化锡(SnO2)是一种典型的n型金属氧化物半导体材料,禁带宽度为3.6 e V,也是最早被开发、应用最为广泛的金属氧化物半
【基金项目】
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国家自然科学基金项目:煤矿瓦斯检测用新型氧化物半导体气敏材料构筑及性能调控(项目编号:U1704255); 河南省教育厅自然科学基金;
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三乙胺(TEA)是一种应用广泛,但对人体有毒副作用的挥发性有机物,需要长期有效的监测。因此,开发一种可靠的TEA气敏传感器,实现对环境中TEA的实时检测,对于TEA的安全储存、运输和使用等环节是至关重要的。金属氧化物半导体基气敏传感器在TEA气体的检测中具有不可替代的作用。二氧化锡(SnO2)是一种典型的n型金属氧化物半导体材料,禁带宽度为3.6 e V,也是最早被开发、应用最为广泛的金属氧化物半导体气敏材料之一。SnO2作为气敏材料具有制备简单、价格低廉、响应值高等优点。本文制备了一种鳞片状纳米SnO2,并分别通过使用贵金属族元素Ag、Pt修饰,对纳米SnO2进行改性,提高其对TEA的气敏性能,并分别讨论了贵金属Ag、Pt修饰纳米SnO2复合材料对TEA的气敏性能的增强机理。首先,以氯化亚锡(SnCl2·5H2O)为锡源,通过水热法合成由具有多孔结构的纳米片自组装而成的鳞片状纳米SnO2。SEM和TEM结果表明,纳米片平均厚度约为16 nm;BET结果表明纳米SnO2具有介孔结构且比表面积为93.86 m-3g-1;气敏性能测试结果表明,鳞片状纳米SnO2对TEA具有良好的选择性,最佳工作温度为230℃,在此温度下,传感器对100 ppm的TEA气体响应值为48,响应恢复时间分别为14 s和9 s;其次,以硝酸银(AgNO3)为银源,通过原位还原法在鳞片状纳米SnO2表面负载不同量的Ag纳米颗粒,制备了对TEA敏感的鳞片状纳米Ag/SnO2。Ag/SnO2样品的形貌与原始SnO2样品相比没有发生明显变化。研究了纯纳米SnO2和Ag/SnO2的气敏性能。结果表明,Ag/SnO2传感器经不同含量的Ag修饰后,其最佳工作温度降低,对TEA气体的响应值较原始的纳米SnO2明显增加,当Ag含量为2 at%时,TEA的灵敏度最高。纳米Ag/SnO2传感性能的提高归因于Ag纳米粒子的双重敏化作用以及独特的分级多孔结构。最后,以氯铂酸(H2Pt Cl6·6H2O)为铂源,通过原位还原法制备了将Pt负载的鳞片状纳米Pt/SnO2。与原始SnO2样品相比,Pt/SnO2样品具有相似的形貌和显微结构。气敏性能测试结果表明,Pt/SnO2传感器的最佳工作温度较低,对TEA气体的响应值较高,Pt含量为2 at%时,传感器对TEA的灵敏度最高。纳米Pt/SnO2传感性能的提高归因于Pt纳米粒子的双重敏化作用以及独特的分级多孔结构。
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