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模板法制备多孔铟基复合材料及气敏性能研究

模板法制备多孔铟基复合材料及气敏性能研究

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作者：姚丽媛黑龙江大学

学位级别：硕士

一维纳米结构作为化学传感器具有更优异的性能，为研究室温下对微量Nox高灵敏度、快速的响应的气敏传感材料，本实验以三维孔道的SBA-16为模版，采用In(No3)3溶液作为前驱体溶液，在空气气氛下，采用煅烧以及水热-煅烧的方式合成了高度... 详细信息

一维纳米结构作为化学传感器具有更优异的性能，为研究室温下对微量Nox高灵敏度、快速的响应的气敏传感材料，本实验以三维孔道的SBA-16为模版，采用In(No3)3溶液作为前驱体溶液，在空气气氛下，采用煅烧以及水热-煅烧的方式合成了高度结晶的一维介孔in2o3纳米材料，并在纳米线中掺杂一定量的其它金属盐制成复合材料，采用静态注气法研究了室温下一维in2o3纳米材料及其复合材料对Nox气敏性能，初步探讨了材料的气敏响应机理。利用模板-煅烧的方法，以SBA-16为模板，In(No3)3溶液为前驱体，合成了高度结晶的介孔in2o3纳米线(NWs)，纳米线直径约为4-8nm，孔径约为3-5nm。样品的TEM扫描结果显示，材料表面存在一层超薄的Sio2层，这种特殊的结构使材料的表面缺陷增加，为被吸附气体与材料表面之间的反应提供了大量活性中心，其中，0.2mol L-1前驱体溶液合成的纳米线含有15at%Sio2和85at%in2o3，比表面积为57.23m2·g-1，孔径大小主要集中在3.64和33.8nm，在室温下对Nox表现出了超高的灵敏度和气敏响应，对97ppm Nox的灵敏度达到115.6，响应时间为118s，检测限为970ppb。利用模板-水热-煅烧的方法合成了纳米片状的介孔in2o3纳米材料，制备的纳米片结构疏松多孔，孔径约为3-5nm，具有较大的比表面积，其中，0.3mol L-1In(No3)3前驱体合成的纳米片的比表面积为82.32m2g-1，表面分布的大量的形状规则的孔，在室温下对Nox的灵敏度高达587.5，响应时间为87s。对铟纳米线材料进行掺杂改性，当In(No3)3与KNo3的质量比为30:1时，材料的气敏性能显著提高，对97ppm的Nox灵敏度为151.78，响应时间只有12s，而且检测限达到48.5ppb。掺杂量不同，材料的阵列不同，随着掺杂量的增大，纳米线表面的介孔减少并形成了排列整齐的纳米线阵列，分析原因是碱金属元素在材料表面为目标气体扩散吸附提供了碱性中心，因此，材料的气敏性能得到提高。

关键词： in2o3纳米线 in2o3纳米片金属掺杂 Nox 气敏传感

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