贯通大孔孔道结构SnO2基复合材料及其气敏性能

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随社会生活和生产的发展,检测易燃易爆、有毒有害气体的需求越来越高,因此对检测气体的气敏元件,特别是构成气敏元件的气敏材料提出了更高的要求。为提高气敏材料的灵敏度,对气敏材料进行复合、掺杂、修饰和结构的改造成了必然的方法。本文首先通过乳液聚合法制备了PS微球,并以其为模板制备了贯通大孔孔道SnO2/ZnO复合材料和SnO2/中空碳球复合材料。并系统研究了其工作温度、灵敏度、选择性、响应恢复时间以及稳定性等气敏性能。结果如下:1.通过乳液聚合法制备了PS微球,并系统地研究了聚合温度,单体用量,乳化剂浓度和引发剂浓度对PS微球平均粒径和变异系数的影响。结果表明PS微球最佳聚合温度为8090℃。PS微球粒径随单体用量的增加和乳化剂浓度的降低而增大。变异系数Cv随乳化剂浓度的增加而增大。引发剂浓度>0.02%,变异系数Cv<5%,单分散性较好。2.通过PS微球与纳米SnO2颗粒共组装,浸渍Zn(NO32醇溶液,再煅烧去除模板PS微球成功得到了大孔SnO2/ZnO复合材料,扫描电镜发现大孔SnO2/ZnO复合材料的大孔完整性、有序度较好,孔道贯通性较好。3.利用磺化PS微球作为模板,以酚醛树脂为原料制备了中空碳球。将中空碳球加入SnO2水热合成的过程中,成功制得SnO2/中空碳球复合材料。4.大孔SnO2/ZnO复合材料气敏性研究发现,以粒径261 nm PS微球为模板,浸渍1.0 mol/L Zn(NO32醇溶液得到的大孔材料对甲醛灵敏度最高,在最佳工作温度220℃时对200 ppm甲醛响应值为360,对甲醛有着很好的选择性。5.SnO2/中空碳球复合材料气敏性能的研究发现,在220℃的最佳工作温度下,SnO2/中空碳球复合材料对200 ppm乙醇的灵敏度较纯纳米SnO2颗粒提高了27.27%,对乙醇和三乙胺均有着较好的选择性。
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