Sm摻雜量對水熱法合成氣敏材料SnO 2 納米結(jié)構(gòu)性能的影響
發(fā)布時間：2021-11-02 00:59
本文采用水熱法制備SnO2納米結(jié)構(gòu),采用Sm對其進行摻雜處理,并檢測了材料的組織及氣敏特性。結(jié)果表明:Sm摻雜前后,試樣中均形成了具有良好結(jié)晶結(jié)構(gòu)的SnO2;摻雜稀土Sm對納米棒生長具有明顯的抑制作用,摻雜4%與6%Sm的產(chǎn)物晶相結(jié)構(gòu)中生成了Sm2Sn2O7相,摻雜6%Sm時形成的納米棒尺寸變得更加細小;隨著摻雜Sm的原子分數(shù)增大,元件測試異丙醇的靈敏度不斷提升;SnO2在空氣中發(fā)生老化導致SnO2阻值降低,表現(xiàn)出優(yōu)異的氣敏特性。
【文章來源】：粉末冶金工業(yè). 2020,30(01)北大核心
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
元件測試電路結(jié)構(gòu)
圖2為加入Sm元素原子分數(shù)分別為0、2%、4%、6%時氣敏材料SnO2納米結(jié)構(gòu)的XRD測試圖譜，可觀察到，摻雜前后都形成了尖銳的反射峰，表明試樣中具有良好結(jié)晶結(jié)構(gòu)的SnO2，與標準圖譜對比可知，摻雜后形成了與金紅石型SnO2具有相同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。稀土加入量為2%時，試樣晶體結(jié)構(gòu)仍屬于SnO2結(jié)構(gòu)，未生成新衍射峰，表明Sm3+已溶入到了SnO2金紅石結(jié)構(gòu)中，未使SnO2晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。含有4%與6%Sm的產(chǎn)物晶相結(jié)構(gòu)中生成了Sm2Sn2O7相，可能是由于Sm加入量增大后，SnO2達到了飽和狀態(tài)，多余Sm原子與SnO2反應生成新的Sm2Sn2O7相。同時，加入Sm摻雜的試樣比未加入Sm的試樣出現(xiàn)了（002）晶面衍射峰強度減小的現(xiàn)象，由此可以推斷，加入稀土元素會減弱試樣晶體點陣的有序性。同時，稀土Sm對SnO2的摻雜對晶粒生長起到抑制作用。圖3為加入6%Sm的氣敏材料SnO2納米結(jié)構(gòu)的XRD圖譜，由圖可知，試樣表面除了含有O與Sn兩種元素，還檢測出Sm元素，表明稀土元素Sm已摻入SnO2內(nèi)。測試發(fā)現(xiàn)，實際Sm原子分數(shù)僅為0.74%，低于設定的摻雜量，原因可能是摻雜階段稀土Sm和SnO2前驅(qū)體溶液并未均勻混合，存在部分團聚的現(xiàn)象，造成實際測試結(jié)果偏低。
圖3為加入6%Sm的氣敏材料SnO2納米結(jié)構(gòu)的XRD圖譜，由圖可知，試樣表面除了含有O與Sn兩種元素，還檢測出Sm元素，表明稀土元素Sm已摻入SnO2內(nèi)。測試發(fā)現(xiàn)，實際Sm原子分數(shù)僅為0.74%，低于設定的摻雜量，原因可能是摻雜階段稀土Sm和SnO2前驅(qū)體溶液并未均勻混合，存在部分團聚的現(xiàn)象，造成實際測試結(jié)果偏低。圖4為摻雜后的SnO2納米結(jié)構(gòu)的SEM微觀形貌。未添加Sm的試樣中可以清晰看到SnO2納米結(jié)構(gòu)為六瓣花瓣狀，納米花發(fā)生了輕微團聚，同時在花瓣表面生成了較多細小納米棒。隨著Sm摻雜量的增加，SnO2納米結(jié)構(gòu)中納米棒尺寸變得更加細小，摻雜稀土Sm對納米棒生長產(chǎn)生了明顯的抑制，從而獲得更大的比表面，提升氣敏測試精度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨烯/SnO2納米纖維復合材料的制備及吸波性能的研究[J]. 周小文,王志國,王倩,賈立穎,許琛,黃可淼,胡國輝,熊君,劉榮明,李炳山. 金屬功能材料. 2019(02)
[2]多孔過渡金屬化合物納米材料研究進展[J]. 段嗣斌,成明,王榮明. 金屬功能材料. 2018(06)
[3]SnO2/Bi2MoO6復合光催化劑的制備及可見光催化性能研究[J]. 劉海津,杜翠偉,魏丹丹,宿于朝,王瑜謙. 河南師范大學學報(自然科學版). 2018(05)
[4]Y,Zr,Nb摻雜SnO2電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[J]. 伏春平,孫凌濤. 原子與分子物理學報. 2018(05)
[5]花狀SnO2納米棒陣列的制備與氣敏性能研究[J]. 杜國芳,蔡彥,單長吉,艾鵬,馬殿旭. 電子元件與材料. 2018(06)
[6]SnO2光催化材料的研究進展[J]. 李俊,賈慶明,姚凱利,蘇嵐. 化工新型材料. 2018(06)
[7]In摻雜含氧空位的SnO2的第一性原理研究[J]. 雷博程,夏桐,劉丹楓,劉桂安,趙璨,張麗麗. 伊犁師范學院學報(自然科學版). 2018(02)
[8]SnO2傳感器表面微結(jié)構(gòu)的調(diào)控及其氣敏性能研究[J]. 周祥青,李梓蒙,劉晨,詹奇翔. 云南化工. 2018(04)
[9]SnO2-Zn2SnO4與SrTiO3壓敏-電容雙功能陶瓷電學性能對比研究[J]. 臧國忠,王曉飛,李立本,王丹丹. 功能材料. 2018(04)
[10]C-Nb共摻雜SnO2電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[J]. 張東,伏春平,夏繼宏. 原子與分子物理學報. 2018(02)
本文編號：3471030
【文章來源】：粉末冶金工業(yè). 2020,30(01)北大核心
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
元件測試電路結(jié)構(gòu)
圖2為加入Sm元素原子分數(shù)分別為0、2%、4%、6%時氣敏材料SnO2納米結(jié)構(gòu)的XRD測試圖譜，可觀察到，摻雜前后都形成了尖銳的反射峰，表明試樣中具有良好結(jié)晶結(jié)構(gòu)的SnO2，與標準圖譜對比可知，摻雜后形成了與金紅石型SnO2具有相同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。稀土加入量為2%時，試樣晶體結(jié)構(gòu)仍屬于SnO2結(jié)構(gòu)，未生成新衍射峰，表明Sm3+已溶入到了SnO2金紅石結(jié)構(gòu)中，未使SnO2晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。含有4%與6%Sm的產(chǎn)物晶相結(jié)構(gòu)中生成了Sm2Sn2O7相，可能是由于Sm加入量增大后，SnO2達到了飽和狀態(tài)，多余Sm原子與SnO2反應生成新的Sm2Sn2O7相。同時，加入Sm摻雜的試樣比未加入Sm的試樣出現(xiàn)了（002）晶面衍射峰強度減小的現(xiàn)象，由此可以推斷，加入稀土元素會減弱試樣晶體點陣的有序性。同時，稀土Sm對SnO2的摻雜對晶粒生長起到抑制作用。圖3為加入6%Sm的氣敏材料SnO2納米結(jié)構(gòu)的XRD圖譜，由圖可知，試樣表面除了含有O與Sn兩種元素，還檢測出Sm元素，表明稀土元素Sm已摻入SnO2內(nèi)。測試發(fā)現(xiàn)，實際Sm原子分數(shù)僅為0.74%，低于設定的摻雜量，原因可能是摻雜階段稀土Sm和SnO2前驅(qū)體溶液并未均勻混合，存在部分團聚的現(xiàn)象，造成實際測試結(jié)果偏低。
圖3為加入6%Sm的氣敏材料SnO2納米結(jié)構(gòu)的XRD圖譜，由圖可知，試樣表面除了含有O與Sn兩種元素，還檢測出Sm元素，表明稀土元素Sm已摻入SnO2內(nèi)。測試發(fā)現(xiàn)，實際Sm原子分數(shù)僅為0.74%，低于設定的摻雜量，原因可能是摻雜階段稀土Sm和SnO2前驅(qū)體溶液并未均勻混合，存在部分團聚的現(xiàn)象，造成實際測試結(jié)果偏低。圖4為摻雜后的SnO2納米結(jié)構(gòu)的SEM微觀形貌。未添加Sm的試樣中可以清晰看到SnO2納米結(jié)構(gòu)為六瓣花瓣狀，納米花發(fā)生了輕微團聚，同時在花瓣表面生成了較多細小納米棒。隨著Sm摻雜量的增加，SnO2納米結(jié)構(gòu)中納米棒尺寸變得更加細小，摻雜稀土Sm對納米棒生長產(chǎn)生了明顯的抑制，從而獲得更大的比表面，提升氣敏測試精度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨烯/SnO2納米纖維復合材料的制備及吸波性能的研究[J]. 周小文,王志國,王倩,賈立穎,許琛,黃可淼,胡國輝,熊君,劉榮明,李炳山. 金屬功能材料. 2019(02)
[2]多孔過渡金屬化合物納米材料研究進展[J]. 段嗣斌,成明,王榮明. 金屬功能材料. 2018(06)
[3]SnO2/Bi2MoO6復合光催化劑的制備及可見光催化性能研究[J]. 劉海津,杜翠偉,魏丹丹,宿于朝,王瑜謙. 河南師范大學學報(自然科學版). 2018(05)
[4]Y,Zr,Nb摻雜SnO2電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[J]. 伏春平,孫凌濤. 原子與分子物理學報. 2018(05)
[5]花狀SnO2納米棒陣列的制備與氣敏性能研究[J]. 杜國芳,蔡彥,單長吉,艾鵬,馬殿旭. 電子元件與材料. 2018(06)
[6]SnO2光催化材料的研究進展[J]. 李俊,賈慶明,姚凱利,蘇嵐. 化工新型材料. 2018(06)
[7]In摻雜含氧空位的SnO2的第一性原理研究[J]. 雷博程,夏桐,劉丹楓,劉桂安,趙璨,張麗麗. 伊犁師范學院學報(自然科學版). 2018(02)
[8]SnO2傳感器表面微結(jié)構(gòu)的調(diào)控及其氣敏性能研究[J]. 周祥青,李梓蒙,劉晨,詹奇翔. 云南化工. 2018(04)
[9]SnO2-Zn2SnO4與SrTiO3壓敏-電容雙功能陶瓷電學性能對比研究[J]. 臧國忠,王曉飛,李立本,王丹丹. 功能材料. 2018(04)
[10]C-Nb共摻雜SnO2電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[J]. 張東,伏春平,夏繼宏. 原子與分子物理學報. 2018(02)
本文編號：3471030
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