SnO2基异质结构纳米复合材料的制备及其气敏性能的研究

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SnO2具有典型的半导体气敏材料的特性,与其他材料复合可以制备性能较为优异的SnO2基复合气敏材料,本文将SnCl4·5H2O作为锡源,C6H12O6为模板剂,分别以RhCl3·3H2O、石墨烯和Na2MoO4为掺杂剂,以前期恒温水热法结合高温后处理的过程,得到三种体系的SnO2基纳米复合材料,通过XRD、TEM和BET对材料进行表征,分析其表征结果,并测试复合材料的气敏性能,主要测试对象为丙酮等VOC气体,分析测试结果得出如下结论:  1.Rh2O3-SnO2复合材料体系:经成分检测和结构表征,复合材料为Rh掺杂的多孔珊瑚状SnO2,材料具有较大的比表面(43.833~57.361m2/g),其孔径分布在5~20nm,为介孔材料。Rh掺杂能提升材料对氢气以及VOC气体的气敏性能,其中0.50mol%Rh掺杂组分对氢气具有超宽的检测范围(10~30000ppm),在260℃的工作温度下,材料对100ppm氢气的灵敏度高达1739.0;同时,Rh的引入能有效优化材料的气敏选择性,纯SnO2气敏选择性明显偏向乙醇,0.50mol%和1.00mol%Rh掺杂组分对正丁醇表现出突出的选择性,还能有效缩短材料对VOC气体的响应/恢复时间。  2.Graphene-SnO2复合材料体系:煅烧过后的Graphene-SnO2复合材料样品与淡黄色的纯SnO2相比,颜色偏灰色,复合材料的平均孔径接近12nm,比表面积的范围位于36.775~47.243m2/g,具有介孔材料的特征,复合材料对甲醛表现出有突出的气敏性能,包括超高的灵敏度和优异的选择性,其中0.50mol%石墨烯掺杂的样品具有相对更好的性能,石墨烯有助于加快SnO2材料对VOC气体的响应和恢复。  3.MoO3-SnO2体系:复合材料同时存在正交相α-MoO3和金红石相SnO2,两步水热法制备的复合材料比表面积有所下降,复合材料对苯类表现出较为突出的气敏性能。
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