纳米复合金属氧化物的制备和气敏性能的研究

作     者：周国君 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：白守礼

授予年度：2008年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：WO3-SnO2 MoO3-SnO2 固相混合法 溶胶-分步沉淀法 NO2 CO和C2H5OH 气敏性质 

摘      要：本文采用固相混合法和溶胶一分步沉淀法研制了具有化学均一性、高度热稳定性和相稳定性的SnO基金属复合氧化物气敏材料,运用XRD、TEM、BET、EDS和TG-DTA等分析手段表征了纳米复合物的粒度、形貌、比表面、相组成、热稳定性和相稳定性,研究了合成反应可控条件,如金属阳离子总浓度、两组分共沉淀溶液的pH值和复合物组成等对SnO基纳米材料的物性、结构和气敏性能的影响,以得到最佳的可控合成反应条件。 在研究合成反应方法和条件对纳米材料物性影响的基础上,考察了材料组成、气敏操作温度、前驱体的焙烧温度和待测气体的种类和浓度等条件对材料气敏性质的影响。用固相混合法研制了WO-SnO纳米复合氧化物,组成为10%WO-90%SnO的样品对NO气体具有最佳敏感响应和选择性;用溶胶一分步沉淀法分别研制了WO-SnO和MoO-SnO纳米复合物。结果显示,第二组分WO和MoO的加入不仅抑制了焙烧过程中粉体颗粒增长、比表面的降低,同时有利于材料灵敏度和选择性的提高;掺杂少量的贵金属Pd或包覆MgO、AlO氧化物可大大提高SnO基纳米复合物气敏材料的灵敏度和选择性。 本文运用程序升温吸脱附(TPD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和X—射线光电子能谱(XPS)实验,并结合气敏性能的结果,研究了复合氧化物表面对待测气体和氧的吸脱附行为、吸附气体的表面反应以及组分间电子相互作用,将气敏机制归结与化学和电子的协同效应,这将有助于对SnO基新型气敏材料的开发和传感器的广泛应用。