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钒氧化物的多价态、层状结构、宽带隙、良好的化学和热稳定性等,使其具有良好的发展前景。钒酸铈(CeV04)和钒酸钕(NdVO4)作为钒氧化物的重要半导体材料,因稀土元素特定的4f电子结构和多样电子跃迁模式,其表面具有高效的催化性能及气敏特性。本论文通过一步水热法制备具有特殊形貌的CeV04纳米棒(NRs)、NdV04NRs、CexNd1-xVO4 NRs等,研究其形貌与结构、气敏性能以及气敏机理。主要有以下三方面内容:(1)EDTA作为螯合剂,利用一步水热法合成了具有方形截面的CeVO4NRs,长度和截面尺寸分别为1.5μm和lOOnm,其高活性(010)或(004)晶面的暴露率为96.77%。样品表面上的钒离子呈现为V5+和V3+的混合价态,其中V3+作为悬挂键,附近存在着大量的氧空位(V0),这些V0为水热过程中,经EDTA解吸诱发生成的。基于CeV04NRs的气敏传感器,在最佳工作温度(108℃)下,对丙酮显示出了高选择性、良好的灵敏度以及快速的响应时间(0.5s)和恢复时间(80s)。经实验证实,在CeV04NRs的(010)或(004)晶面上的V0处,易形成吸附氧(OaCs),并且Oads发生的氧化还原反应是可逆的。经Oads生成的表面活性物(O-ads等),将与丙酮分子中的氢键结合,易于氧化还原反应,从而形成对丙酮的气敏响应。(2)以EDTA为螯合剂,调节前驱体溶液pH=9,采用一步水热法制备出了具有矩形截面的NdV04NRs,其截面面积为45×130nm2,纳米棒长度约为2.5μm。在工作温度115℃下,NdV04 NRs对乙醇气体表现出良好的气敏性能以及较为快速的响应时间(2.5s)。这主要归因于传感器表面上存在大量的活性位点(Nd0,V4+)以及V0等,可形成O-ads等活性中间体。在活性面(010)或(004)晶面上,O-ads与乙醇分子中的-OH易相互结合,有利于氧化还原反应及气敏响应。(3)在制备NdV04NRs的基础上,对其进行Ce3+掺杂,获得了多组分变化的CexNd1-xV04NRs。气敏结果表明,当x=0.2时,CexNd1-xVO4 NRs由n型半导体转变为p型半导体,在最佳工作温度(108℃)下,对丙酮气体表现出了良好的气敏特性,且优于其他组分(x=0.3,0.5,1)纳米棒的灵敏度,响应时间和恢复时间分别为1Os和50s。在115℃的工作温度下,相对于NdV04NRs,CexNd1-xV04 NRs(x=0.2)对丙酮气体的灵敏度增加了 7.5%,其原因在于掺杂可有效地增加CexNdl-xVO4 NRs(x=0.2)表面上Oads的数量,基于Oads的氧化性,可有效地提高其对还原性气体的气敏特性。