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酞菁铜作为二氧化氮气体敏感材料的特性研究

化工技术与开发 2000年第S1期30卷 38-39页

作者：孙冠芸肖尚友高德昆夏之宁重庆大学环境与化学化工学院重庆400044

针对二氧化氮传感器的敏感材料酞菁铜 (CuPc) ,采用频率测试法研究了它的气敏特性 ,与三乙醇胺、沸石分子筛、二甲基硅油等其它氮氧化物气体敏感材料的比较结果显示 ,酞菁铜对二氧化氮有灵敏度高、响应快和脱附性能良好的特点。

关键词：酞菁铜二氧化氮气体敏感材料气敏特性

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酞箐气体传感器发展趋势

传感器技术 2004年第3期3卷 6-10页

作者：秦树基叶坚同济大学物理系上海200092 南京师范大学物理科学与技术学院江苏南京210042

酞箐作为一种重要的气体敏感材料,有着良好的应用前景。根据实用的要求,采用了各种方法来改善传感器的气体敏感特性。介绍了酞箐气体传感器发展的趋势,包括加速响应、便于检测和应用、消除基线漂移的影响、提高选择性及微型化和多传感... 详细信息

酞箐作为一种重要的气体敏感材料,有着良好的应用前景。根据实用的要求,采用了各种方法来改善传感器的气体敏感特性。介绍了酞箐气体传感器发展的趋势,包括加速响应、便于检测和应用、消除基线漂移的影响、提高选择性及微型化和多传感器集成化等方面。

关键词：酞箐气体敏感材料气体传感器发展趋势响应

BN纳米管的功能化修饰及其气敏特性的理论研究

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BN纳米管的功能化修饰及其气敏特性的理论研究

作者：林朝征山东大学

学位级别：硕士

以碳纳米管为主的纳米管材料，具有特殊的中空纤维状结构，非常大的比表面积，因此表现出迥异于体材料的一些效应：如表面效应、体积效应和量子尺寸效应。它们所展现出的优异的物理、化学性质，如高强度、高弹性、高韧性、优异的导热和... 详细信息

以碳纳米管为主的纳米管材料，具有特殊的中空纤维状结构，非常大的比表面积，因此表现出迥异于体材料的一些效应：如表面效应、体积效应和量子尺寸效应。它们所展现出的优异的物理、化学性质，如高强度、高弹性、高韧性、优异的导热和导电能力、光与磁性质、化学催化性能，引起了物理学家、材料学家、化学家的广泛兴趣。越来越多的实验和理论研究表明，以碳纳米管为代表的纳米管材料在纳米电子器件、显示器、储氢材料、高强度纤维材料、光催化剂、电磁吸波材料、陶瓷材料和建筑材料等方面将发挥重要的作用。氮化硼纳米管是继碳纳米管之后人们发现的另一种纳米管材料，和碳纳米管的结构基本相似，也是中空的、表面是六边形孔状的管体材料，B和N原子以sp2杂化态形成平面的类似于石墨的结构。 BN纳米管有着不同于碳纳米管的电学性质。碳纳米管禁带宽度很敏感地随着纳米管的直径和手性发生变化，表现出从金属到半导体的电学性质。而BN纳米管则不论其直径和手性如何变化，都有着大体一致的禁带宽度，其禁带宽度始终是5.5eV左右，表现出稳定的导电性能。另外，氮化硼纳米管还有一些不同于碳纳米管的特性，如：耐高温和抗氧化性等，使其可能在电子器件如高温半导体、绝缘体、单电子晶体管、气体储存、磁性致冷等方面有着广阔的应用前景。氮化硼纳米管是一种离子性比较强的纳米材料，其反应活性很弱，不容易与其它物质发生化学的反应，但是利用掺杂等修饰手段可以增强氮化硼纳米管的反应活性，诱导它的半导体特性，实现其功能化应用。本论文根据当前已经进行的研究进展情况，采用密度泛函理论计算的方法，进行了以下工作，可以分为两部分：第一部分主要介绍了所从事的研究工作的理论基础，包括两章内容：第一章介绍了氮化硼纳米管的基本结构、力学、电学、热学、磁性等特性以及应用，制备、表征等常用方法。氮化硼纳米管是一种离子性比较强的纳米材料，硼元素和氮元素对管材料电子结构的导带和价带的贡献不同，当外来原子吸附在氮化硼纳米管的不同位置时可以得到不同类型的半导体材料。比如氢吸附在硼位时，可以得到p型半导体纳米管，氢吸附在氮位时，得到n型半导体纳米管，这为开发氮化硼纳米管制作纳米电子器件提供重要理论依据。第二章介绍密度泛函理论的基本理论、交换相关能泛函、赝势方法等。第二部分详细介绍了作者本人攻读学位期间所做的主要研究工作：第三章研究金属Al原子替代和吸附在氮化硼纳米管表面，纳米管的结构和电子学性质的变化，我们发现当Al替代BN纳米管表面的N原子，会产生一些杂质态，而Al替代B原子没有杂质态产生。这与Al和B属于同一族元素，它们具有相同的核外结构有关。还发现Al掺杂的BN对于气体CO有很强的相互作用，并且吸附的CO气体改变了BN纳米管的电子结构，我们认为可以借助于BN纳米管吸附气体前后导电特性的变化，探测气体CO存在，从而利用BN纳米管材料制作气体敏感材料，这是以前的研究所未曾涉及到的。第四章研究Li原子吸附在氮化硼纳米管表面时与纳米管之间的相互作用。计算了吸附能、Li原子在氮化硼纳米管管壁穿透时的势垒、研究了缺陷对BN纳米管吸附Li原子的影响，分析了氮化硼纳米管的储锂功能、在模拟退火时观察了升降温过程中Li原子在氮化硼纳米管内部的振动情况。我们发现Li原子与(8，0)BN纳米管的相互作用时，无论在管内或者管外，当Li原子到管壁的距离小于约2.0埃时，纳米管对Li原子有强烈的排斥作用。这些非常高的势垒，阻止了Li原子在BN纳米管壁上的穿透。在管内到轴距离约是1.0埃的区域，是势能低洼区。第五章研究氮化硼纳米管与气体小分子的相互作用过程。主要研究了氮化硼纳米管对几种常见气体分子CH，CO，H，HO，N，NH，NO，O，F吸附能力的强弱，分析了氮化硼纳米管对这些气体小分子的识别监测能力。由于缺陷的存在，掺杂C的BN纳米管要比纯BN纳米管易于吸附气体分子，吸附能数值较大，而且气体比较容易吸附在缺陷位置上。同时，当气体NO，O，F吸附在氮化硼纳米管表面时，产生了一些杂质态，对氮化硼纳米管的导电性产生了影响。因此可以利用BN纳米管制作成这些气体的敏感探测器。第六章主要总结了本论文的工作

关键词：氮化硼纳米管金属掺杂气体吸附气体敏感材料

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两种纳米结构SnO2的气体敏感特性研究

两种纳米结构SnO2的气体敏感特性研究

作者：赵荣俊云南大学

学位级别：硕士

二氧化锡(SnO2)是一种典型的n型宽禁带半导体,禁带宽度3.6 eV。作为一种多功能材料,SnO2由于其优越的物理和化学性能、低成本以及易制备,是气体传感器敏感材料的首选。Sn02作为气体敏感材料尚存在灵敏度低、响应-恢复时间长、选择性和... 详细信息

二氧化锡(SnO2)是一种典型的n型宽禁带半导体,禁带宽度3.6 eV。作为一种多功能材料,SnO2由于其优越的物理和化学性能、低成本以及易制备,是气体传感器敏感材料的首选。Sn02作为气体敏感材料尚存在灵敏度低、响应-恢复时间长、选择性和稳定性差以及工作温度高等不足。纳米结构的SnO2具有均匀可控的形貌、小尺寸、大比表面积等优点,其作为气体传感器的敏感材料,材料表面具有更多的吸附活性位点,可极大的改善和提高气体传感器的性能。本论文主要研究内容是针对两种不同纳米结构Sn02材料,研究其气体敏感性能。采用简单的水热法和热处理制备树莓状SnO2空心纳米结构材料、一维Sn02纳米纤维及其不同比例Pd功能化和Cd掺杂Sn02纳米纤维材料,并利用WS-30A气敏测试系统对合成的不同纳米结构材料进行气敏性能测试,探讨其气体敏感机理。主要研究内容和结果如下:(1)树莓状SnO2空心纳米结构材料的制备、表征及其对正丁醇气敏性能研究采用简单的水热法和热处理制备出了树莓状Sn02空心纳米结构材料。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射电子扫描显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和氮气吸附-脱附等温线分别分析了样品的晶体结构、形貌、组分、化学表面态及比表面积等,并探讨了其形成机理。将树莓状SnO2空心纳米结构材料作为敏感材料制作成气体传感器,测试了其对正丁醇气体的气敏性能。结果表明,树莓状SnO2空心纳米结构材料对正丁醇有较高的响应,在最佳工作温度160℃下对100 ppm正丁醇响应值为303.49。该敏感材料还具有良好的选择性和稳定性。同时还探讨了树莓状SnO2空心纳米结构材料对正丁醇的敏感机理。(2)一维SnO2纳米纤维材料的制备、表征及其VOCs气敏性能研究利用柚子皮为生物模板,采用水热法和热处理制备出了一维Sn02纳米纤维材料。利用XRD、FESEM、TEM、XPS和氮气吸附-脱附测试对获得的纳米材料进行表征与分析,探讨了一维SnO2纳米纤维结构形成机理。将Sn02纳米纤维作为敏感材料制作成气体传感器,并检测其对VOCs(乙醇、甲醇、甲醛、异丙醇、丙酮和正丁醇)的气敏性能。结果表明,一维SnO2纳米纤维气体传感器在最佳工作温度260℃下对VOCs具有良好的气体响应、较快的响应-恢复时间、重复性和稳定性。进一步探讨了其对VOCs气体的敏感机理。(3)Pd功能化Sn02纳米纤维材料的制备、表征及其丁烷气敏性能研究利用柚子皮为生物模板,采用水热法和热处理制备出了不同比例Pd功能化SnO2纳米纤维。将不同比例Pd功能化SnO2纳米纤维作为敏感材料制作成气体传感器,对丁烷气体敏感性能进行了测试。结果表明,在最佳工作温度260℃,5 mol%Pd功能化SnO2纳米纤维对3000 ppm丁烷的气体响应值达到47.58,并且传感器在该温度下具有较好的选择性、较快的响应-恢复时间和良好的长期稳定性。同时探讨和分析了 Pd功能化Sn02纳米纤维材料对丁烷的敏感机理。(4)Cd掺杂SnO2纳米纤维材料的制备、表征及其甲醛气敏性能研究利用柚子皮为生物模板,采用水热法和热处理制备出了不同比例Cd掺杂S[n02纳米纤维。将不同比例Cd掺杂SnO2纳米纤维作为敏感材料制作成气体传感器,并进行甲醛气敏性能测试。结果表明,在最佳工作温度160℃,5 mol%Cd掺杂SnO2纳米纤维对100 ppm甲醛的响应值达到51.11,其检测限低至1 ppm。同时,传感器在此温度下对甲醛有较好的选择性、重复性和长期稳定性,并进一步探讨了其对甲醛的敏感机理。

关键词：纳米结构SnO2 生物模板纳米纤维气体敏感材料气体传感器气敏性能

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聚苯胺/酞菁复合材料的制备及气敏性能研究

聚苯胺/酞菁复合材料的制备及气敏性能研究

作者：吴昊黑龙江大学

学位级别：硕士

高效、灵敏且廉价的气体传感材料是当前研究的热点。本文采用液相模板法,选择钼酸铵作为催化剂,合成了四-β-羧基酞菁钴(II)(TcPcCo)。通过模板法和原位聚合法两种复合方式,制备了两类新型聚苯胺/酞菁复合材料。模板法复合的方式,是以Tc... 详细信息

高效、灵敏且廉价的气体传感材料是当前研究的热点。本文采用液相模板法,选择钼酸铵作为催化剂,合成了四-β-羧基酞菁钴(II)(TcPcCo)。通过模板法和原位聚合法两种复合方式,制备了两类新型聚苯胺/酞菁复合材料。模板法复合的方式,是以TcPcCo作为模板剂,在低温条件下,采用过硫酸铵(APS)作为氧化剂,制备聚苯胺/酞菁复合材料(PANI-TcPcCo);原位聚合法复合的方式,先是将TcPcCo通过π-π作用组装到碳纳米管(a CNT)表面,再以TcPcCo修饰的aCNT复合材料(TcPcCo/a CNT)作为模板诱导苯胺单体在a CNT表面上均匀的聚合,实现聚苯胺包覆的酞菁/碳纳米管复合材料(TcPcCo/a CNT@PANI)的制备。采用MALDI-TOF-MS、UV-Vis、FT-IR、TGA、BET、XPS、SEM和TEM等手段分别对PANI-TcPcCo和TcPcCo/a CNT@PANI及重要的中间体进行表征,以PANI-TcPcCo和TcPcCo/a CNT@PANI分别构筑气体传感器并采用静态气敏测试系统,研究了它们对氨气(NH)的敏感性能及作用机理,详细研究了复合材料的组成、微观结构与性能的关系。PANI-TcPcCo和TcPcCo/aCNT@PANI均展现出比TcPcCo和PANI更高的灵敏度、更低的检测限、更快的响应恢复速度以及更好的传感稳定性和选择性。对于PANI-TcPcCo,当检测10 ppm NH时,其灵敏度达到203.6%,分别为TcPcCo和PANI的24.41倍和5.89倍,同时它的检测限低至10 ppb;对于TcPcCo/a CNT@PANI,当检测10 ppm NH时,其响应时间为7 s,分别为TcPcCo和PANI的1/5和1/2,其恢复时间为9 s,分别为TcPcCo和PANI的1/17和1/33。

关键词：酞菁聚苯胺碳纳米管氨气气体敏感材料

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纳米器件

现代物理知识 2018年第5期30卷 31-37页

作者：褚卫国国家纳米科学中心

1.概述随着1991年碳纳米管的发现,在全世界范围内掀起了研究纳米技术的热潮,而纳米器件及其加工制备水平是衡量纳米科技发展水平的重要标志。纳米器件是指利用微纳米加工技术制备得到的特征尺寸为纳米尺度(通常为1～100 nm)的具有特定... 详细信息

1.概述随着1991年碳纳米管的发现,在全世界范围内掀起了研究纳米技术的热潮,而纳米器件及其加工制备水平是衡量纳米科技发展水平的重要标志。纳米器件是指利用微纳米加工技术制备得到的特征尺寸为纳米尺度(通常为1～100 nm)的具有特定功能的器件。因此,纳米器件具有两个显著特征,一是器件处于纳米尺度;二是具有特定功能。在制备纳米器件过程中需要利用微纳米加工技术,根据加工方式的不同,微纳米加工技术主要可分为"自

关键词：纳米器件纳米激光器纳米电子器件硅纳米线阵列纳米结构气体敏感材料纳米材料微纳米加工技术纳米光学纳米光电子器件纳米尺度纳米光栅超表面规模化制备