【摘 要】
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工业生产中常常涉及一种有毒有害且具有挥发性的三乙胺（TEA）气体,它会引起人类眼睛、呼吸道和肺部的不良反应,因此经常将其在环境中的气体浓度作为衡量安全系数的一个评价指标。基于此,设计一种能够快速及时检验三乙胺气体的气敏传感器变得迫在眉睫。通过结构设计构造纳米片自组装Co3O4微米管中空结构,可有效提高材料表面反应活性位点且提供更多气体吸附-脱附通道,实现对TEA气体快速检测。为了进一步提高Co3O
【基金项目】
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国家自然科学基金（基金号:62171359）； 陕西省教育厅地方科研项目（项目号:19JC020,17JK0374）； 陕西省科技厅产业化研究项目（项目号:2021GY-227）；
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工业生产中常常涉及一种有毒有害且具有挥发性的三乙胺（TEA）气体,它会引起人类眼睛、呼吸道和肺部的不良反应,因此经常将其在环境中的气体浓度作为衡量安全系数的一个评价指标。基于此,设计一种能够快速及时检验三乙胺气体的气敏传感器变得迫在眉睫。通过结构设计构造纳米片自组装Co3O4微米管中空结构,可有效提高材料表面反应活性位点且提供更多气体吸附-脱附通道,实现对TEA气体快速检测。为了进一步提高Co3O4微米管对TEA气体的气敏响应特性,构筑了CuO/Co3O4复合材料气敏传感器,利用内建电场的驱动作用促使材料表面产生更多的载流子。在此基础上,通过辅助以光激发手段产生更多的载流子,使其在内建电场作用下将电子和空穴进行有效隔离,从而提高复合材料对TEA的气敏传感特性。本课题的研究内容如下:（1）通过牺牲MgO模板结合改变退火温度（200℃、250℃和300℃）的策略合成了纳米片自组装Co3O4微米管传感材料。结果表明,当退火温度为200℃时得到的Co3O4材料拥有更大的比表面积、丰富的氧空位和良好的孔径尺寸,在一定程度上增强了材料的反应活性位点和气体传输能力。在180℃下,Co3O4-200样品对200 ppm TEA的气敏响应值达到了220%,响应和恢复时间分别为13 s和81 s,同时也展示了优秀的选择性和稳定性。（2）在合成纳米片自组装Co3O4微米管的基础上,通过水浴法将CuO纳米片以交叉嵌入的方式负载在Co3O4微米管表面以形成CuO/Co3O4复合气敏传感材料（Cu-Co-1、Cu-Co-2和Cu-Co-3）,复合材料进一步增强材料的反应活性位点和调整材料对TEA气体的吸附能力。在320℃下,Cu-Co-2对浓度为200 ppm TEA气体的气敏响应值达到了7.6,比纯Co3O4材料的气敏性能提升了2.37倍,同时也表现出良好的选择性和稳定性。在紫外光激发增强复合材料气敏传感性能的作用下,光激发辅助下的Cu-Co-2复合气敏传感材料在320℃对浓度为200 ppm TEA气体的TEA气敏传感性能可达到8.3。
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