单层Ag-SnO2空心纳米球的制备及气敏特性研究.pdf
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1、采用水热法结合高温煅烧,以碳球为模板制备了纯 和不同含量的?单层空心纳米球。通过对壳层材料进行贵金属 掺杂,利用 的化学催化活性以及 与 之间的功函数差值提高了材料的气敏性能。对样品的形貌进行了表征,结果表明:制备的材料为单层纳米颗粒结合形成的具有大量介孔的球壳结构。通过对制备的几种材料进行气敏性能测试,结果表明:掺杂不仅有效降低了材料的最佳工作温度,而且大幅度提高了材料的响应值,在 乙醇浓度下,?的响应值是纯 响应值的 倍多。另外,探讨了?空心纳米球的气敏机理。关键词:水热法;?;空心纳米球;气体传感器中图分类号:文献标志码:?,(,):?,?,?,?:;?;近年来,气体传感器被用于检测气体
2、的种类和浓度,在燃烧过程控制、商业生产、人体安全和环境保护等许多方面发挥了重要作用?。随着纳米技术的不断发展,气体传感器的制备与纳米技术的结合吸引了研究人员的注意。作为一种典型的宽带隙 型金属氧化物半导体(时,),由于其比表面积大、导电性高、稳定性好、成本低等特点,被广泛应用于透明电极、太阳能电池和气体传感器等领域?。贵金属掺杂半导体氧化物空心纳米材料具有由贵金属带来的电子敏化作用与化学敏化作用 ,这种复合结构纳米材料既能够利用贵金属带来的气敏增强作第 期万桂新等:单层?空心纳米球的制备及气敏特性研究用,又能克服其易团聚的缺点,因此它在气敏传感领域有很大潜力。常用于贵金属?半导体氧化物结构中的
3、贵金属有银()、金()、钯()、铂(),而 相对于其它 种贵金属,功函数()较小 ,对材料表面的电子催化也较低,因此很有必要对 掺杂的半导体气体传感器进行更深入的研究。在本项工作中采用水热法,以葡萄糖为原料制备出微米碳球,并以碳球作为模板辅助高温煅烧,制备了大量 空心纳米球,同时为了探究掺杂对材料气敏性能的影响,制备了不同掺杂量的?空心纳米球,并对其进行了气敏性能测试。实验部分 实验试剂葡萄糖、二水合氯化亚锡()、硝酸银()、乙醇()、去离子水。本工作所用试剂均购自国药控股化学试剂有限责任公司,所有药品均为分析纯,使用前没有进一步净化。空心纳米球的制备首先以葡萄糖为前驱溶液,采用水热法制备出碳
4、球模板。将 碳球与 在三角烧瓶中混合,之后用超声波清洗器将液体充分分散,形成悬浊液;用电子天平称取 粉末和一定量的 混合溶解在 无水乙醇中,用磁力搅拌器搅拌 ,然后与制备的碳悬浊液混合在一起并在室温下超声,最后将充分混合的液体在室温条件下静置 ;将沉淀物使用离心机用去离子水和乙醇反复清洗,在 下干燥 后,放在马弗炉中于 空气氛围下煅烧(马弗炉的升温速度为 );将最终得到的产物根据 掺杂量的不同分别命名。材料的表征与测试利用射线衍射仪(,?)、扫描电镜(,?)和透射电镜(,?)分别对所制备纳米材料的晶粒结构和形貌进行了分析,采用?(郑州炜盛化学气体传感技术有限公司)对材料的气体传感能力进行了测试
5、。结果与讨论 材料的表征与分析将实验制备的纯 和?空心纳米材料进行了 表征测试,结果如图 所示。从图 中可以看出,纯 材料的衍射峰与标准卡片(?)所对应的峰位是一致的。掺杂之后,的衍射峰没有明显地偏移,说明掺杂并没有影响材料整体的晶体结构,但是从图中可以明显看出衍射峰的高度降低,晶粒尺寸减小,材料的结晶度降低。除 的衍射峰外还出现了 的()和()两个晶面,说明 被掺杂到了 材料中,同时检测到了未完全燃烧的 的衍射峰。?强度?图 纯 和?空心纳米球的 图?图 为制备样品的 图,从图中可以看到制备出的碳球表面致密光滑,大部分碳球的直径在 左右。不用碳球作模板制备的实心 纳米颗粒的尺寸较小,但是团簇
6、现象比较严重。以碳球为模板制备的纯 空心纳米球,各个球体之间相对独立,球体分布比较均匀,直径在 左右,球壳表面是由大量颗粒拼接构成的,且有大量气孔。掺 之后的 空心纳米球形貌与纯 空心纳米球类似,但是球壳更薄,表面相对平滑,颗粒感减小,说明?的颗粒尺寸比纯 的颗粒尺寸要小。对制备的空心纳米材料进行 测试,结果如图 所示。从图 ()、()可以观察到大量球体,其中心颜色明显比四周淡,表明所制备的材料是空心的。对部分球体放大后如图 ()、()所示,可以清楚地看出球壳是由大量 纳米颗粒包裹而成的。纯 球壳厚度约为 左右,球壳厚度比较均匀,而?球壳中少量球壳之间有粘连,球壳也更薄,厚度约为 左右,这是由
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- 单层 Ag SnO_ 282 29 空心 纳米 制备 特性 研究
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