基于ZIF-8模板的多孔性ZnO材料制备及其气敏性能的研究

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近年来,由于有毒气体对环境和人体健康的危害,人们越来越重视有毒气体的检测。甲醛是一种有毒气体,是家庭装修后的主要污染物。甲醛也是引起病态建筑综合症(SBS)的主要气体之一,接触它会给人带来许多不良症状,对人的健康构成威胁。许多材料被科学家应用来检测甲醛,如Au@Sn O2,In2O3掺杂的Zn O等等。然而,这些材料响应/恢复时间长,给甲醛的检测带来了很多不便。因此,反应速度快、选择性好的新型材料受到科学家们的很多关注。金属有机骨架材料是一类具有可调孔径的有序网络的新型复合材料。这类材料具有一些特殊性质,其重要的应用甚广,包括气体吸收分离,药物运输以及光传感等,沸石咪唑骨架材料(ZIFs)因其可行的合成方法和优良的化学和热稳定性受到很多人关注。锌基复合材料ZIF-8具有独特的结构和良好的稳定性,已应用于许多领域,但由于其气敏性能差,很少直接应用在气体传感。然而,人们可以利用其独特的结构,将其作为模板制备空心微/纳米结构金属氧化物,使它间接应用于气敏成为可能。本文通过对ZIF-8进行制备,探究其最佳的合成及煅烧条件,制备基于ZIF-8模板的多孔性Zn O材料,研究如何改善其气体敏感性能。论文主要研究内容如下:(1)通过静置法制备ZIF-8,并改变反应溶剂,分别用DMF、乙醇、甲醇进行合成,探究溶剂对ZIF-8形貌的影响。(2)将制备好的材料分别在300°C、350°C、400°C下煅烧,探究温度对形貌以及最终生成物成分的影响。同时,也改变了升温速率,探究了其对形貌的影响。接下来探索以Zn O为基底的气体传感器性能。在响应度上,反应溶液为甲醇,煅烧温度为350°C,升温速率为1°C/min的材料响应度最高,其对100ppm甲醛响应为10。在选择性上,反应溶液为甲醇,煅烧温度为350°C,升温速率为1°C/min的材料对甲醛的选择性最好。
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