【摘 要】
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氧化铟的电阻率比较小、禁带宽度比较宽而且其催活性比较高,属于一种重要的n型半导体,因此其被广泛应用于气体传感、光催化降解和太阳能电池等领域。本课题主要研究了氧化铟材料在气体传感和光催化方面的应用。半导体气体传感器的性能,如灵敏度、选择性、稳定性、响应恢复时间等,与气敏材料自身的形貌、结构具有直接的关系。并且合成出光催化效率高宽谱响应的光催化剂对光催化技术是否可以应用于实际生活起到很重要的作用。所以
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氧化铟的电阻率比较小、禁带宽度比较宽而且其催活性比较高,属于一种重要的n型半导体,因此其被广泛应用于气体传感、光催化降解和太阳能电池等领域。本课题主要研究了氧化铟材料在气体传感和光催化方面的应用。半导体气体传感器的性能,如灵敏度、选择性、稳定性、响应恢复时间等,与气敏材料自身的形貌、结构具有直接的关系。并且合成出光催化效率高宽谱响应的光催化剂对光催化技术是否可以应用于实际生活起到很重要的作用。所以,本文从氧化铟及其纳米复合物的制备入手,首先用水热法制备了球壳结构的氧化铟纳米材料,然后对其进行不同比例的贵金属(金和铂)的负载,并且对此二元纳米复合结构进行了气敏性能测试。最后采用溶胶凝胶法和水热法分别制备了TiO2(核)@In2O3(壳)和In2O3(核)@TiO2(壳)种核壳纳米复合物,并且对两种复合物分别进行了气敏和光催化测试。主要结果如下:(1)通过水热法制备出球壳结构的氧化铟纳米颗粒。优化合成条件为:InCl3·4H2O与NH4HCO3摩尔比为1:4,InCl3·4H2O浓度为0.025 mol/L,反应温度160℃及反应时间8h。然后通过XRD、SEM及TEM对产物进行表征,分析了其形貌及组成。(2)本实验中分别制备了金负载质量分数1%、5%、10%和铂负载质量分数1%、5%、10%的复合材料,并对其进行了 XRD、SEM、TEM的表征及气敏性能的测试。对正丁胺进行气体传感性能检测之后,发现不同比例的Au-In2O3和Pt-In2O3纳米复合物都降低了 In2O3的最佳温度,而且和纯的In2O3相比,其对正丁胺的灵敏度都有了显著的提高。(3)通过溶胶-凝胶法和水热法制备了 TiO2(核)@In2O3(壳)核壳纳米复合物。实验中分别制备了 TiO2与In2O3摩尔比分别为1:7,1:10,1:15三组核壳材料,并对其进行了 XRD、SEM的表征及气敏性能的测试。对正丁胺进行气体传感性能检测之后,发现和纯的In2O3相比,其对正丁胺的灵敏度有一定程度的提高,并且当TiO2@In2O3=1:10时灵敏度最高。(4)通过水热法和溶胶-凝胶法制备了In2O3(核)@TiO2(壳)核壳纳米复合物。实验中分别制备了 In2O3与TiO2摩尔比分别为1:5,1:7,1:10,1:15四组核壳材料,并对其进行了 XRD、TEM的表征及光催化性能的测试。通过对亚甲基蓝染料的催化测试,发现相比于纯的In2O3和TiO2,不同比例的TiO2@In2O3核壳纳米复合物的光催化效率都有了明显的提高。并且In2O3与TiO2摩尔比为1:10时,合成的光催化剂的光催化效率最高,其动力学常数为0.0128 min-1。
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