气凝胶法制备金属氧化物与石墨烯纳米复合材料及其气敏性能研究

来源 :云南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sammerkong
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
一直以来,金属氧化物SnO2、ZnO、NiO等作为重要的气敏材料被广泛研究。然而,单一的金属氧化物基气敏传感器因功耗高、选择性差以及对某些气体响应较低,难以满足实际应用的需求。目前可以通过金属氧化物基复合纳米材料的构筑来提高气体传感器的敏感性能。本论文以纳米金属氧化物为研究对象,采用气凝胶法构筑金属氧化物与石墨烯复合纳米材料,并利用贵金属Pt修饰进一步提高气敏性能。通过对复合纳米材料的晶体结构、微观形貌和表面性质的表征分析,研究其气体敏感性能。主要的研究内容如下:(1)以SnSO4为原料,利用气凝胶法制备了SnO2/石墨烯纳米复合材料,并通过XRD,XPS,Raman,SEM和TEM等表征以及气敏性能测试,研究对比了不同质量比SnO2/石墨烯纳米复合材料的气敏性能。在此基础上,利用贵金属Pt进行修饰,其在200°C下,对200 ppm乙二醇气体的响应值达到187,与SnO2/石墨烯相比,气敏性能有了较大的提升。(2)利用气凝胶法,以Ni(CH3COO)2·4H2O为原料制备了NiO/石墨烯纳米复合材料,通过改变NiO的浓度实现复合纳米材料形貌特征的调控。在此基础上,在该复合体系中引入Pt修饰,通过气敏性能测试,其在200°C的最佳工作温度下,对200 ppm的甲醇气体的响应值为87。(3)以Zn(CH3COO)2·2H2O为原料,采用气凝胶法制备了ZnO/石墨烯复合材料,研究不同ZnO含量对复合纳米材料气敏性能的影响,并通过贵金属Pt进行修饰。2%Pt复合纳米材料在300°C下对于200 ppm丙酮气体的响应值为202。(4)采用一步法将金属氧化物SnO2,NiO与石墨烯进行复合,研究对比不同比例SnO2/NiO与石墨烯复合纳米材料的气敏性能。1:1最佳比例的复合纳米材料在150°C下对200 ppm的乙二醇响应值为311。在此基础上,采用ZnO代替SnO2制备了ZnO/NiO与石墨烯复合纳米材料,其200°C下对200 ppm丙酮的响应值为289。
其他文献
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cells,SOFCs),可以把化学能直接转变为电能,它高效且环境友好无污染,是新型固态氢能装置,有益于社会能源资源绿色发展。本文制备不同的以钛酸锶(SrTiO3)为基体的双钙钛矿阳极材料并研究了La与Fe/Co/Ni共掺杂后的结构和电学性能,发现:(1)共掺杂的双钙钛矿LSTM(M=Fe、Co、Ni)体系结构稳定且成相良好,有效增加了氧空位的
学位
磁性纳米材料在生物医学、磁记录存储、永磁体都有着广泛的应用前景。其中,L10相FePt纳米材料因具有高磁晶各向异性能(Ku)和高矫顽力(Hc)而备受关注。但是,FePt纳米材料饱和磁化强度(Ms)相对较低限制了其应用。FeCo纳米材料具有很高的Ms而常用于复合磁性材料的改性。表面包覆改性是提高纳米复合磁性材料性能的一种方法。本研究提出制备FeCo/FePt壳核结构的磁性纳米材料,通过软/硬磁的交换
学位
商业钠离子电池使用有机电解液,容易引发燃烧及爆炸等安全问题。采用无机陶瓷固体电解质替代有机电解液可有效提高电池的安全性能。尤其,Na3Zr2Si2PO12(NZSP)具有较好的热稳定性及机械性能,是一类非常有应用前景的钠离子电池固体电解质。然而NZSP室温离子电导率低,并且刚性大,和电极接触时会产生较大的界面阻抗,极大的限制了其应用进程。为了改善无机陶瓷和电极接触的界面性能,本论文采用环氧树脂聚合
学位
二维材料经过十几年的发展,在FET器件、光电探测器、集成电路等领域得到广泛的应用,而作为二维材料家族的贵金属硫族化合物,因其超高的迁移率、极其优异的空气稳定性、窄带隙范围可调节等优点,吸引了众多科研工作者对其的研究。本论文基于我们课题组的贵金属硫族化合物的研究基础,探究了贵金属硫族化合物PtS2的生长机制和新型贵金属硫化物PdS2的制备与物理性能的研究,并构筑成异质结,探究了异质结的相关物理性能。
学位
导电聚合物基复合材料由于其独特的性能,在当今社会的作用越来越重要,它结合了聚合物优异的力学性能和导电增强相的导电特性,在电磁屏蔽、柔性电子皮肤、可穿戴设备、仿生机器人以及医用等领域具有很大的应用前景。聚酰亚胺作为一类机械性能优异的聚合物基底,具有良好的耐高/低温性能,但存在交联固化后不能再次成型,材料不可修复和回收等缺点,限制了它在相关领域的进一步应用。通过对热固性的聚酰亚胺进行改性,使其可降解回
学位
CO2是引起温室效应的主要气体,同时又是地球上最丰富的碳1(C1)资源之一。研究者们在CO2的资源化利用方面进行了广泛研究,其中CO2与环氧化合物的环加成反应最为符合绿色化学的要求而被关注。单原子催化剂因其具有高选择性、高的表面自由能以及高的原子利用率等优点,在多个催化领域都有广泛应用。将Al单原子引入催化剂材料中,制备非均相催化剂用于CO2环加成反应有助于提高催化效率与催化剂循环利用的问题。本论
学位
随着科技的飞速发展以及人口的增加,对环境的保护和能源的需求挑战变得和我们每一个人密切相关,同时日益加剧的资源紧张迫使我们需要开发利用可再生资源和绿色能源。因此目前绿色能源储存和转化装置受到了广泛关注,其中电催化剂在其中占据了核心部位,然而由于目前Pt族金属作为一种优越的催化材料受到昂贵的价格和资源稀缺性的影响,从而限制了此类催化剂的发展,因此目前迫切需要我们开发出低成本、高效、高活性的电催化剂。生
学位
由于化石燃料等能源不断消耗,能源短缺和环境恶化是当今世界面临的重大问题。氢能具有能量高、对环境友好等优点,是一种理想的清洁能源。电解水产氢是制备氢气的一个重要途径,被研究人员广泛关注。目前电解水制氢技术仍然存在一些障碍,电解水过程中析氧反应(OER)是一个四电子转移的过程,缓慢的反应动力学使得电解水效率下降。迄今为止,理想的OER催化剂仍然是Ir O2等贵金属催化剂,由于高昂的成本限制了其广泛应用
学位
新型硅基太阳能电池的研究近期备受瞩目,PEDOT/n-Si太阳能电池具备制作简单、能耗低、污染小,以及成本低的特点,并且拥有良好的光电性能,但该电池仍有诸多需要改进优化的地方,如反射率有待降低、电导性仍有提升空间等等。因此,本文从硅的正金字塔结构以及双层结构进行研究以提升电池效率。制备太阳能电池的流程主要分为切割硅片、清洗硅片、调制PEDOT溶液、匀胶机制膜、热蒸镀银电极六个步骤。本文从基本PED
学位
近年来,随着个人护理品(PPCPs)及抗生素的使用量快速增加,三氯生和四环素越来越多地在水环境中被检出。这些污染物在地表水中广泛存在,且具有很高的毒性,很难被自然地生物降解,对水生生物和人类健康危害极大。高级氧化技术(AOPs)能有效降解甚至完全矿化有机污染物而受到重视,其中过硫酸盐(PS)氧化技术是在传统的Fenton氧化法中衍生出来的基于硫酸根自由基(SO4-·)的类Fenton氧化技术,与羟
学位