多级贯通孔道结构的SnO2气敏材料的制备及其气敏性能研究

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纳米氧化锡(SnO2)材料具有良好的光学、电学、磁学和催化性能,在太阳能电池、光催化剂和太阳能电池等领域都有很好的应用前景。本文通过颗粒模板法,以SnO2纳米晶为前驱体,PS微球为模板制备了具有多级贯通孔道(微孔-介孔-大孔)的SnO2气敏材料。研究前驱物及其填充方式、SnO2和PS的体积比、PS在悬浮液中的浓度、组装温度以及煅烧温度对三维有序大孔(3DOM)结构的影响,合成了具有多级贯通孔道结构SnO2气敏材料,并系统研究了其气敏性能。结果表明:1.采用水热法制备出SnO2纳米晶,SnO2纳米晶粒径均一,平均晶粒尺寸为3.2 nm。通过乳液聚合法制备了亚微米尺度的PS微球,其单分散性好,粒径相对标准偏差在5%以下。2.通过颗粒模板法,以SnO2纳米晶为前驱体,PS微球为模板制备了具有多级贯通孔道(微孔-介孔-大孔)结构的SnO2气敏材料,并系统研究前驱物及其填充方式、PS微球和SnO2颗粒的体积比、PS微球在悬浮液中的浓度、组装温度、煅烧温度等对三维有序大孔SnO2气敏材料孔结构的影响。结果表明:垂直共沉积的方法更易得到多级贯通孔道结构SnO2气敏材料;制备有序贯通大孔SnO2气敏材料时的PS微球和SnO2的最佳体积比在70:30和80:20之间;PS微球的浓度越大,大孔结构的有序度越高;组装温度为70℃时,有利于得到有序大孔结构;400℃为最佳的煅烧温度。3.研究了多级贯通孔道SnO2气敏材料的气敏性能,结果表明:多级贯通孔道的大孔SnO2的气敏性能优于涂刷成膜的SnO2气敏材料的气敏性能。另外,对贯通有序大孔SnO2气敏材料的气敏性能进行了研究,结果表明:煅烧温度对材料的气敏性能有重要影响;在一定的孔径范围内,大孔孔径越大,有序大孔SnO2气敏材料的灵敏度越高。
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