论文部分内容阅读
静电纺丝技术是当前最快捷高效的生产纳米纤维的新型加工技术,通过静电纺丝技术制备的纳米纤维在气敏领域有巨大的应用前景。同时,中空结构的氧化物纳米材料更兼备了一维材料结构稳定,不易团聚的优点,有利于提高半导体氧化物的气敏性能,在气敏材料应用领域有很好的发展前景。ZnO纳米材料因其优良的物理化学性质,自被发现其良好的气敏性能以来越来越受到国内外学者的关注。因此本文以静电纺丝法制备的PAN纤维为模板,结合水热法,制备ZnO及其改性材料SnO2/ZnO和NiO/ZnO。利用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、能量散谱(EDX)分析气敏材料的物理结构和气敏性能。结果表明:(1)SnO2/ZnO体系(1)PAN纳米纤维表面光滑,直径均一,ZnO及SnO2/ZnO为中空管状。制备的SnO2/ZnO无其它杂质,结晶度较高。(2)通过对比ZnO和SnO2/ZnO气敏性能,可知,随着SnO2掺杂比例的增加,SnO2/ZnO对甲醇的灵敏度逐渐增加,当SnO2掺杂比例为1 mol/mol时,制备的SnO2/ZnO复合气敏材料对甲醇的灵敏度最高,同时表现出较高的选择性。(3)气敏测试结果表明,随着测试温度的增加,所有样品对目标气体的灵敏度均表现出先增强后减弱的趋势,温度达到340℃时,所有样品表现出最高的灵敏度。(2)NiO/ZnO体系(1)PAN纳米纤维表面光滑,直径均一,ZnO及NiO/ZnO为中空管状。制备的NiO/ZnO无其它杂质,结晶度较高。(2)通过对比ZnO和NiO/ZnO气敏性能,可知,随着NiO掺杂比例的增加,NiO/ZnO对乙醇和丙酮的灵敏度先增强后减弱,当NiO掺杂比例为0.125 mol/mol时,制备的NiO/ZnO复合气敏材料对乙醇的灵敏度最高,当NiO掺杂比例为0.1875mol/mol时,制备的NiO/ZnO复合气敏材料对丙酮的灵敏度最高,同时均表现出较高的选择性。(3)气敏测试结果表明,随着测试温度的增加,所有样品对目标气体(乙醇和丙酮)的灵敏度均表现出先增强后减弱的趋势,温度达到300℃时,所有样品表现出最高的灵敏度。