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工业文明为人类带来丰富物质生活的同时,也加剧了对地球资源的损耗和环境的污染,因而人们迫切需求监控空气、生活和生产场所中的易燃、易爆及有毒有害等气体,保障人身和财产安全。金属氧化物半导体气敏材料如SnO2、ZnO因其成本低廉、制备简单、灵敏度高、响应速度快等优点得到广泛应用,然而工作温度高、选择性差、受环境湿度影响大等问题也成为了限制其进一步应用的关键因素。近年来,以Zn为节点的沸石咪唑酯骨架结构(ZIF-8)作为一种典型的金属-有机框架材料,逐步被引入传感器领域。本文采用自牺牲模板策略,研究了ZIF-8包覆SnO2基纳米纤维的制备及气敏性能,探讨了环境湿度对复合纳米纤维气敏性能的影响,并采用稀土元素Er对SnO2基纳米纤维进行掺杂以进一步提高复合纳米纤维的气敏性能,主要的研究工作如下:1、采用静电纺丝技术制备了SnO2纳米纤维,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)对纳米纤维的晶体结构、形貌进行表征,结果表明获得了形貌均匀的金红石结构SnO2纳米纤维。气敏测试表明,SnO2纳米纤维对H2S最为敏感,最佳工作温度250℃,相对湿度55%时,其对5 ppm H2S气体灵敏度为9.9,检测极限为1 ppm,但环境湿度对SnO2纳米纤维气敏性能影响明显,抗湿性差。2、结合静电纺丝法与水热法,以SnO2/ZnO纳米纤维作为模板和Zn2+源,制备出具有核-壳结构的ZIF-8包覆SnO2基复合纳米纤维,研究了Sn/Zn和包覆时间对复合纳米纤维气敏性能的影响。发现Sn/Zn用量和包覆时间对复合纳米纤维的气敏性能具有明显影响,当Sn/Zn为2/1,包覆时间为15 h时,复合纤维具有最佳的气敏性能。其在最佳工作温度200℃时对5 ppm H2S的灵敏度为358.0(相对湿度为55%),且环境相对湿度为90%时灵敏度仍可保持81.3%,表明ZIF-8包覆能明显抑制环境湿度对复合纳米纤维气敏性能的不利影响。最低检测极限下降至0.03 ppm。3、为进一步提高SnO2/ZnO@ZIF-8复合纳米纤维的气敏性能,采用稀土元素Er对SnO2/ZnO纳米纤维进行掺杂,研究了Er掺杂对SnO2/ZnO@ZIF-8复合纳米纤维微结构和气敏性能的影响。结果表明少量Er掺杂对纳米纤维的形貌、晶体结构均无明显影响,气敏测试发现Er掺杂能够降低复合纳米纤维的工作温度,提高材料的气敏性能,在Er掺杂浓度为3 at%时SnO2/ZnO@ZIF-8复合纳米纤维的最佳工作温度由200℃降低至125℃,其对5 ppm H2S的灵敏度为3979.0(相对湿度为55%)。相对湿度为90%时,对3 ppm H2S的灵敏度(相对湿度为55%)能够保持84.2%,且对0.03 ppm H2S仍有响应。