靜電紡絲法可制備具有豐富的氣體吸附位點的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)材料,可用作氣體傳感材料。本文采用靜電紡絲法制備ZnO納米纖維,通過單因素實驗獲得了制備前驅(qū)體纖維的最佳工藝參數(shù),并探究經(jīng)不同煅燒溫度煅燒對其氣敏性能的影響。在此基礎(chǔ)上,采用p型金屬氧化物（NiO和Co₃O₄）分別與ZnO進(jìn)行摻雜改性,制備了具有p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的NiO-ZnO和Co₃O₄-ZnO納米纖維,從而提高材料的靈敏度、改善選擇性和穩(wěn)定性,為新型氣體傳感材料的開發(fā)提供新的思路。研究具體工作如下:1、以乙醇和N,N二甲基甲酰胺為溶劑,Zn（AC）₂·2H₂O和聚乙烯吡咯烷酮為原料,采用靜電紡絲技術(shù)制備ZnO前驅(qū)體,探究紡絲工藝參數(shù)對纖維形貌結(jié)構(gòu)的影響,通過優(yōu)化煅燒溫度獲得了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)ZnO納米纖維,對不同煅燒溫度獲得的樣品進(jìn)行氣敏性能測試并探討其氣體傳感機(jī)理。結(jié)果表明,靜電紡絲法在PVP含量為13 wt.%、高壓裝置施加的電壓為16 k V、紡絲接收距離為16 cm時可獲得纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體。在煅燒溫度為... 

【文章來源】：廣西大學(xué)廣西壯族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

ZnO晶體結(jié)構(gòu)[37]

廣西大學(xué)學(xué)位論文靜電紡絲法制備ZnO基p-n異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料及其氣敏性能研究13表2-2實驗儀器及型號Table2-2Experimentalinstrumentsandmodel儀器名稱型號生產(chǎn)廠家靜電紡絲機(jī)E02-001型佛山輕子精密測控技術(shù)有限公司DGL-III配氣系統(tǒng)CGS-MT氣敏元件測試系統(tǒng)分析天平集熱式恒溫加熱磁力攪拌器馬弗爐電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱真空干燥箱-JA2003NDF-101SAZ2000DHG-9073ADZF-6050北京艾利特有限公司北京艾利特有限公司上海精密科學(xué)儀器有限公司鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司洛陽市威達(dá)高溫儀器有限公司上海精宏實驗設(shè)備有限公司上海精宏實驗設(shè)備有限公司2.2.2ZnO納米纖維的制備(1)前驅(qū)體溶液的制備將1.0000g二水合乙酸鋅加入到10mlDMF和10ml乙醇的混合溶液中，攪拌至無色透明后加入1.6000g聚乙烯吡咯烷酮。混合溶液攪拌8h后靜置1h，去除溶液中的小氣泡，獲得前驅(qū)體溶液。(2)靜電紡絲過程圖2-1靜電紡絲裝置示意圖Fig.2-1Schematicdiagramofelectrospinning將配置好的前驅(qū)體溶液轉(zhuǎn)移到靜電紡絲機(jī)(如圖2-1所示)的推進(jìn)器中的注射器內(nèi)。將注射器的針頭連接高壓裝置正極，裝配有錫箔紙的滾筒接收裝置連接高壓裝置負(fù)極，調(diào)節(jié)針頭與接收器之間的紡絲接收距離，設(shè)置一定的電壓條件下以1ml/h的供給速率進(jìn)行紡絲。滾筒裝置的產(chǎn)物每隔3h收集一次，并將錫箔紙上產(chǎn)物置于80℃真空干燥箱中

廣西大學(xué)學(xué)位論文靜電紡絲法制備ZnO基p-n異質(zhì)結(jié)復(fù)合材料及其氣敏性能研究15圖2-2DGL-III配氣系統(tǒng)和CGS-MT智能分析系統(tǒng)Fig.2-2DGL-IIIdistributionsystemandCGS-MTintelligentanalysissystem當(dāng)被測氣體為還原性氣體時，樣品的靈敏度S定義為S=Ra/Rg，Ra和Rg分別為樣品在空氣和待測氣體中的電阻值，響應(yīng)時間tres為從接觸待測氣體開始，到傳感元件在待測氣體中的電阻值變化大其90%穩(wěn)定阻值之間的所需時間，恢復(fù)時間trec為從氣敏元件離開待測氣體開始，電阻值在空氣中變化回90%初始電阻的所需時間[75]。本實驗測試過程中，設(shè)定氣敏元件的工作溫度范圍為200℃到350℃，相對濕度為40%。2.3結(jié)果與討論2.3.1ZnO前驅(qū)體工藝條件篩選靜電紡絲是一個靜電霧化的制備過程，受諸多因素影響。前驅(qū)體溶液性質(zhì)與紡絲工藝參數(shù)(紡絲接收距離和紡絲電壓)是制備ZnO形貌結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。前驅(qū)體溶液性質(zhì)包括溶液粘度、濃度性質(zhì)導(dǎo)電性，而這些特性受聚合物PVP的含量影響。因此，文中考察了PVP的含量、接收距離和紡絲電壓三個工藝參數(shù)對ZnO形貌結(jié)構(gòu)的影響。(1)PVP的含量對ZnO前驅(qū)體形貌結(jié)構(gòu)的影響實驗以1.0000gZn(AC)2分別與不同質(zhì)量的PVP混合，考察不同PVP含量的前驅(qū)體溶液(7、10、13、16和20wt.%)在紡絲電壓為16kV紡絲接收距離為16cm條件下所獲得的產(chǎn)品形貌。實驗現(xiàn)象如表2-3所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氣敏傳感器的研究進(jìn)展[J]. 白曦龍,朱建梁,李隆俊.  計算機(jī)產(chǎn)品與流通. 2020(01)
[2]傳感器原理及其在測試中的應(yīng)用[J]. 張鵬濤.  通信電源技術(shù). 2019(10)
[3]高效液相色譜儀——二級管陣列測器-柱前衍生法測定水產(chǎn)品中甲醛[J]. 王志強(qiáng).  預(yù)防醫(yī)學(xué)情報雜志. 2018(12)
[4]接觸燃燒式氣敏傳感器的研制[J]. 宋曉輝,海中天.  計量技術(shù). 2007(08)
[5]傳感器與傳感器技術(shù)[J]. 楊親民.  電氣時代. 2000(08)
[6]汽車尾氣和大氣中C1～C4烴類分析方法研究[J]. 李蕓,陳涑滄,王雅芬.  上海環(huán)境科學(xué). 1996(01)

博士論文
[1]氧化鋅異質(zhì)結(jié)納米材料制備及傳感器特性研究[D]. 田海林.西北工業(yè)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]SnO2納米纖維的制備及氣敏特性研究[D]. 寧玲玲.鄭州大學(xué) 2011



本文編號：3474604