SnO2納米纖維的制備及氣敏特性研究.pdf

1、SnO2是一種寬帶隙(3.6eV)的N型半導體,具有優(yōu)異的光電特性、催化和氣敏特性,因而在透明導電薄膜、傳感器、鋰電池、太陽能電池、催化劑以及光學技術等方面具有廣泛的用途,尤其是在氣敏傳感器領域,由于其具有壽命長、成本低等特點,目前商品化氣敏元件大部分由SnO2制成。然而SnO2作為氣敏材料在靈敏度和選擇性方面并不理想,材料的納米化和摻雜化是提高氣敏特性的兩種有效手段。
　　 本文采用靜電紡絲法制備了SnO2納米纖維,并對其進行

2、了不同金屬元素的摻雜,并采用SEM、XRD、Raman光譜儀、熒光光譜儀、氣敏測試系統等手段對材料進行表征。通過研究獲得了如下結果:
　　 1.靜電紡絲過程受到PVA濃度、電壓、煅燒等因素的影響,本文系統研究了工藝參數對納米纖維的影響,研究結果表明:PVA濃度越低纖維直徑越小,在PVA濃度較低時納米纖維直徑出現珠子,PVA濃度偏高,納米纖維出現液滴。紡絲電壓和固化距離的大小會直接影響纖維氈表面的液滴的多少和纖維的直徑大小,同時其

3、影響著紡絲的速度,酒精溶劑的加入更易于紡絲。
　　 2.靜電紡絲法制備的SnO2納米纖維經退火燒結以后,得到表面粗糙,具有大的比表面積的結構。燒結后制備SnO2納米纖維為金紅石結構,晶格常數a=0.4737nm,c=0.3186nm,同時研究發(fā)現少量金屬元素如Zn、Ag、Ni、Mg摻雜并未改變SnO2的晶體結構,退火溫度對的結晶度有很大的影響,納米纖維燒結溫度越高,納米纖維的結晶質量越好。
　　 3.研究了純SnO2及金

4、屬元素摻雜SnO2納米纖維的氣敏性能,氣敏測試表明,退火燒結溫度為700℃時純SnO2納米纖維具有較好的氣敏性能,對H2S和酒精氣體有良好的選擇性,但其穩(wěn)定性還有待進一步改善。Ag的摻雜提高了SnO2的氣敏性能,在Ag摻雜量為8at％時SnO2納米纖維對C2H2氣體具有優(yōu)異的敏感性能;摻Zn為11at％的納米纖維傳感器對酒精、甲苯和C2H2分別在300℃、350℃、200℃也有較好的氣敏性能和選擇性;摻Ni為8at％的SnO2納米纖維傳