MWCNTs与ZnO/SnO2复合材料的制备及其NO气敏性研究

2020-12-15阅读(986)

论文摘要

为开发室温NO气敏传感器,本文采用均匀沉淀法合成了MWCNTs/多孔ZnO复合材料,SnCl2溶液法合成了MWCNTs/纳米SnO2复合材料,以及将SnCl2溶液法和均匀沉淀法相结合合成了MWCNTs/SnO2/ZnO三元复合材料。采用静态注气法考察了它们的室温NO气敏响应特性,并对以上三种复合材料的气敏响应机理进行了初步探讨。通过均匀沉淀法制备的MWCNTs/多孔ZnO复合材料中,MWCNTs均匀分散,ZnO是由众多纳米颗粒组成的多孔纳米片。室温气敏测试结果表明,复合材料的NO响应值明显高于单独的MWCNTs或ZnO。室温条件下,MWCNTs/多孔ZnO复合材料对100×10-6NO的响应值大概是MWCNTs的3倍,而ZnO对100×10-6NO没有气敏响应。MWCNTs/多孔ZnO复合材料优异的室温气敏性源于复合材料具有较高的比表面积及吸附NO分子时电子由p型半导体MWCNTs向ZnO的转移。通过SnCl2溶液法制备的MWCNTs/SnO2复合材料中,尺寸为5 nm左右的SnO2颗粒均匀地分散在MWCNTs表面,且MWCNTs与SnO2的质量之比基本恒为3:1。室温气敏测试结果表明,复合材料对100×10-6NO的响应值大约是MWCNTs的4倍。纳米SnO2颗粒的修饰之所以明显提高MWCNTs的室温NO响应值,是由于材料吸附NO分子时同样发生了电子由p型半导体MWCNTs向SnO2的转移。在SnCl2溶液法制备MWCNTs/SnO2复合材料的基础上,通过均匀沉淀法成功引入ZnO制备了MWCNTs/SnO2/ZnO三元复合材料。室温气敏测试结果表明, MWCNTs/SnO2/ZnO三元复合材料对100×10-6NO的响应值约是MWCNTs/SnO2二元复合材料的2倍,响应时间和恢复时间分别是MWCNTs/SnO2二元复合材料的1/2和1/3。三元复合材料优异的气敏性源于SnO2和ZnO之间的相互作用。本论文的研究说明MWCNTs与金属氧化物复合后改善了MWCNTs材料的室温NO气敏响应,可以成为有应用前景的室温型气敏材料。

论文目录

中文摘要

Abstract

第1章绪论

1.1 引言

1.2 CNTs 的结构及特性

1.2.1 CNTs 的结构

1.2.2 CNTs 的特性

1.3 CNTs 的改性

1.3.1 CNTs 的生物改性

1.3.2 CNTs 的荧光改性

1.3.3 过渡金属改性CNTs

1.4 CNTs 在环境领域的应用

1.4.1 CNTs 在吸附材料中的应用

1.4.2 CNTs 在选择性过滤膜中的应用

1.4.3 CNTs 在抗菌方面的应用

1.4.4 CNTs 在可再生能源中的应用

1.4.5 CNTs 在气敏传感器中的应用

1.5 论文的选题和意义

1.5.1 选题背景及国内外研究现状

1.5.2 选题的目的和意义

第2章材料的制备及表征测试

2.1 材料的制备

2.1.1 功能化MWCNTs 的制备

2.1.2 MWCNTs/ZnO 复合材料的制备

2 复合材料的制备'>2.1.3 MWCNTs/SnO₂复合材料的制备

2/ZnO 复合材料的制备'>2.1.4 MWCNTs/SnO₂/ZnO 复合材料的制备

2.2 材料的室温NO 气敏测试

2.3 材料的表征及测试方法

第3章 MWCNTs/ZnO 复合材料的制备及NO 气敏性研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.3.1 材料的表征测试结果

3.3.2 MWCNTs/ZnO 复合材料的室温NO 气敏性研究

3.4 本章小结

2复合材料的制备及NO 气敏性研究'>第4章 MWCNTs/SnO₂复合材料的制备及NO 气敏性研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

2 复合材料的表征及分析'>4.3.1 MWCNTs/SnO₂复合材料的表征及分析

2 复合材料的室温NO 气敏性研究'>4.3.2 MWCNTs/SnO₂ 复合材料的室温NO 气敏性研究

4.4 本章小结

2/ZnO 复合材料的制备及NO 气敏性研究'>第5章 MWCNTs/SnO₂/ZnO 复合材料的制备及NO 气敏性研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

2/ZnO 复合材料的表征及分析'>5.3.1 MWCNTs/SnO₂/ZnO 复合材料的表征及分析

2/ZnO 复合材料的室温NO 气敏性研究'>5.3.2 MWCNTs/SnO₂/ZnO 复合材料的室温NO 气敏性研究

5.4 本章小结

结论

参考文献

附录

致谢

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