CuO掺杂的SnO2空心球材料制备及气敏性能研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cdronglin
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近年来,气体传感技术在工业及科学研究等领域备受关注。它主要被用来鉴别气体的存在、检测气体的浓度等。其最主要的应用领域是工业生产、自动控制、生物医药、室内空气质量监测及室外环境监测等等。好多种过渡金属氧化物,有机物,碳纳米材料以及其他复合材料被用来制备气体传感器。目前,应用最为广泛的是二氧化锡(SnO2)及其复合材料。人们一直在致力于提高二氧化锡(SnO2)传感器的气敏性能。N型氧化物和P型氧化物的复合,可以显著提高气敏性能。因此,本文选择采用氧化铜(CuO)与二氧化锡(SnO2)进行复合的方法提高二氧化锡(SnO2)材料的气敏特性。除材料本身外,材料制备方法及形貌也是制约气敏材料气敏性能的重要因素。本文选择采用模板法,制备空心球材料,从而提高材料的比表面积,来进一步提高传感器灵敏度。气敏性能测试分为静态测试和动态测试两种方式,本文采用了动态测试方式对材料的气敏性能进行测试,从测试结果中,通过比较得到传感器的灵敏度,最佳工作温度,响应时间,恢复时间等信息,从而比较传感器及敏感材料的性能优劣。  本研究首先采用葡萄糖水热法制得高活性的碳球模板,并以模板法以分别制得CuO和SnO2的单一材料及以五种不同比例复合的CuO-SnO2复合材料。表征结果显示,制备的材料呈现出空心球状的特征。EDX元素成分扫描结果显示,材料制备过程未引入杂质。采用上述材料制备气敏传感器,并进行了气敏性能测试,并对测试结果进行了比较。结果显示,以Cu2+/Sn4+浓度比为1/100进行吸附最终所得的CuO-SnO2复合材料,其气敏性能较CuO、SnO2的单一材料及其他几种复合材料具有更加优越的气敏性能。其最佳工作温度为300℃,在300℃下,对200ppm的酒精蒸汽的灵敏度为24.40。另外,以模板法制备了另一种P型金属氧化物Cr2O3空心球材料,并做了TEM测试和N2吸附与脱附实验。制得了传感器,进行气敏特性测试。得到气敏特性测试结果后,对个传感器的气敏机理进行了深入的探讨。
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