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二氧化锡(SnO2)是一种宽带系的N型半导体材料,作为第一个投入商用的透明导电材料,在气敏传感器行业中是应用最为广泛,最有前途的材料之一。其成本低,制备简易,本身具有较好的物理化学性质,但是同样存在工作温度较高,气体选择性差的缺点。通过对SnO2纳米材料进行ZIF-8/7改性,借助其大比表面积、多孔筛分等特性,可进一步改善和提高纯SnO2的气敏性能。本文以SnO2作为研究材料,主要的研究成果如下所示:1.采用简单的水热法,在Al2O3陶瓷管衬底表面直接生长致密、均匀且不易团聚的二维SnO2纳米片。经过大范围的温度测试,可以发现其在280℃下,对二氧化氮(NO2)具有最好的气敏性能,响应约为41。2.SnO2与ZIF-8多孔框架材料构筑复合气敏材料。通过控制不同的生长温度、生长时间、锌源以及配体用量来探索ZIF-8@SnO2复合气敏材料的最佳生长条件。并在此基础上,通过调节溶剂的使用,以期活化材料或调控形成ZIF-8孔径的大小。借助ZIF-8多孔筛分框架的优势,有选择性的控制不同气体的透过,并通过氨水后修饰,增强对NO2气体的吸附效率,提高对NO2气体的选择性。结果发现,复合材料的响应有着显著增强,选择性大大改善。在240℃时,ZIF-8@SnO2(SZ8-7)对50 ppm的NO2气体的响应高达57,约为SnO2纳米片的1.8倍。在140℃时,Modified-ZIF-8@SnO2(SZ8-8)对50 ppm的NO2气体的响应高达61,约为SnO2纳米片的18.4倍,约为SZ8-7的16.3倍。3.改变有机配体的使用,选择孔道尺寸更大,孔隙结构更发达的ZIF-7作为气体的筛分框架。在SnO2纳米片上直接包覆ZIF-7膜,构筑ZIF-7@SnO2复合材料,并进行溶剂进行调节,分析溶剂对材料性能的影响。三种溶剂的对比发现使用DMF的复合材料(SZ7-3)气敏性能最佳。随后在复合材料的基础上选择选择三种基团的功能化修饰,研究其气敏性能。结果发现ZIF-7@SnO2(SZ7-3)比ZIF-8@SnO2(SZ8-7)性能更加优越。在140℃下,对NO2的响应达到25,在相同测试温度下,响应值约为纯相SnO2的7.4倍,约为SZ8-7的6.6倍,且具有更好的选择性。在较高相对湿度(54%)下进行测试,使用氨水修饰的Modified-ZIF-8@SnO2(SZ7-6)性能最佳。在140℃时,SZ7-6对50 ppm的NO2气体的响应高达18,约为SnO2纳米片的4.7倍,约为SZ8-7的4.9倍,约为SZ7-3的11.4倍。4.利用简单的溶剂热法,以五水合氯化锡(SnCl4·5H2O)和聚乙烯基聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料,盐酸用作水解反应的抑制剂,制备不同形貌的SnO2,并将粉末涂覆制成器件,研究其气敏性能。通过对比可以发现,暴露{200}晶面的棒状二氧化锡在120℃下,对三乙胺(TEA)具有更好的响应,高达64。其对TEA具有极高的选择性,具有很低的检测极限,且在较长的时间内可以保持稳定的状态。