【摘 要】
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气体传感器在空气质量监控、易燃易爆气体和有毒有害气体检测中发挥着重要作用。金属氧化物气体传感器(MOGS)因具有灵敏度高、测量范围广、响应/恢复时间快、寿命长、成本低等优势受到了广泛的关注。常见的MOGS材料有Zn O、In2O3、Sn O2、α-Fe2O3、Mo O3和WO3等,但是通常基于这些材料的传感器工作温度高,影响了进一步应用与发展。g-C3N4作为一种新型光催化材料,因其良好的光敏性和
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气体传感器在空气质量监控、易燃易爆气体和有毒有害气体检测中发挥着重要作用。金属氧化物气体传感器(MOGS)因具有灵敏度高、测量范围广、响应/恢复时间快、寿命长、成本低等优势受到了广泛的关注。常见的MOGS材料有Zn O、In2O3、Sn O2、α-Fe2O3、Mo O3和WO3等,但是通常基于这些材料的传感器工作温度高,影响了进一步应用与发展。g-C3N4作为一种新型光催化材料,因其良好的光敏性和电敏性,在传感器方面有很大的应用前景。将g-C3N4与金属氧化物(MO)复合制得的气敏材料能有效提高纯g-C3N4或MO的气敏响应,但工作温度仍然比较高。本论文在已有的研究报道基础上,通过Ag修饰来提高g-C3N4/α-Fe2O3和g-C3N4/WO3两种复合材料对挥发性有机化合物(VOC)的响应,降低工作温度。本文主要内容和成果如下:(1)通过高温退火锻烧将g-C3N4和α-Fe2O3纳米片进行复合,接着采用溶剂热法在复合材料中负载一定量的Ag。制备不同比例(2%、6%、10%)Ag修饰的g-C3N4/α-Fe2O3复合材料,利用XRD、SEM、TEM和XPS等表征方法分析其结构和形貌,并探究温度、浓度对其气敏性能的影响。其中,10%Ag修饰的g-C3N4/α-Fe2O3纳米复合材料在150℃时对乙醇气体具有良好的灵敏度,对50 ppm乙醇的响应达到12.53,响应/恢复时间为3.75 s/44.29 s,并且经过5次循环测试后气敏传感器都表现出稳定的响应度。因此,Ag纳米粒子的催化作用使得g-C3N4/α-Fe2O3材料的气敏响应在一定程度上有了改善,并降低了工作温度。(2)通过高温退火锻烧将g-C3N4和WO3纳米片进行复合,接着采用溶剂热法在复合材料中负载一定量的Ag。制备不同比例(2%、6%、10%)Ag修饰的g-C3N4/WO3复合材料,通过XRD、TEM和XPS等表征方法分析其结构和形貌,并探究其气敏性能受温度、浓度变化的影响。其中,10%Ag修饰的g-C3N4/WO3纳米复合材料在150℃时对丙酮表现出优异的气敏响应,对50 ppm丙酮的响应达到3.03,响应/恢复时间为47.71 s/74.89 s;6%Ag修饰的g-C3N4/WO3纳米复合材料在300℃时对50 ppm丙酮的响应达到3.51,响应/恢复时间为4.38 s/19.97 s,并且经过5次循环测试后气敏传感器都表现出稳定的响应度。因此,可以根据传感器工作温度的要求,选择不同比例Ag修饰的g-C3N4/WO3传感器。
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