论文部分内容阅读
气体污染物的排放问题现已成为公众关注的焦点和学术研究的热点。随着酸雨等空气污染问题的日益严重,对含硫气体(如SO2, H2S等)的检测与控制也日益紧迫。因此,大力发展化学传感器技术对于空气污染物中含硫化合物的检测和监测具有重要意义。纳米复合材料由于具有优异的气敏性能而成为近年来的研究热点。二氧化锡(SnO2)是一种宽带隙半导体,其化学稳定性良好,是目前广泛应用的气敏材料。碳纳米管则由于其巨大的比表面积、众多的气体分子吸附位点、特殊的电子传输特性而备受关注。本研究通过水热合成方法制备了一种SnO2/MWCNTs纳米复合物。实验表明,该法制备的SnO2/MWCNTs复合物具有较大的比表面积。SnO2纳米粒子为四方晶型结构,其粒径约为10nm。SnO2纳米粒子在碳纳米管表面呈密集分布状。气敏测试实验结果表明,70℃时,SnO2/MWCNTs传感器对H2S和SO2气体的气敏响应良好。在紫外辅助脱附条件下,循环测试4个周期后,SnO2/MWCNTs传感器对H2S和SO2的响应分别降低了22%和16%。紫外光照射可有效地提高SnO2/MWCNTs传感器的脱附性能。SnO2/MWCNTs复合物的气敏响应原理可归结为复合物优良的纳米级结构以及复合体系中被增强的电子传输特性。本文将制备所得的SnO2/MWCNTs复合物的应用进一步拓展到对SF6局部放电分解气体的检测应用研究。实验结果表明,室温条件下,SnO2/MWCNTs传感器对SF6局部放电分解气体的气敏响应良好。随着局部放电时间的增加,SnO2/MWCNTs传感器对SF6分解气体的响应灵敏度增大,响应时间减小。这主要是因为放电时间的增加导致SF6各分解组分的浓度增大,进而使得气敏测试过程中与SnO2/MWCNTs复合物发生作用的气体分子数目增多。气相色谱分析表明,与SnO2/MWCNTs传感器发生作用的SF6分解组分可能为SO2F2,SOF2,SO2。