采用靜電紡絲技術(shù)并經(jīng)過熱處理法制備了In³⁺摻雜FeVO₄納米材料,利用XRD和SEM表征了材料的形貌特征和晶體結(jié)構(gòu),通過CGS-4TPs智能氣敏分析系統(tǒng)測試了In-FeVO₄材料對正丁醇氣體的氣敏傳感性能。氣敏性能測試表明,In³⁺摻雜FeVO₄樣品在350℃下對100 ppm的正丁醇氣敏響應(yīng)值S達到了7.4,為純相FeVO4的1.6倍;同時,In³⁺摻雜FeVO₄材料對正丁醇氣體還展現(xiàn)出良好的選擇性和穩(wěn)定性。In³⁺摻雜提高了FeVO₄材料的電子傳輸能力,從而增加了材料的氣敏傳感性能。因此,In³⁺摻雜FeVO₄氣敏傳感材料具備優(yōu)異的氣敏傳感性能。 

【文章來源】：廣東化工. 2020,47(17)

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

純相FeVO4和In-FeVO4樣品的XRD圖譜

(4)該實驗綜合了納米材料的制備及其改性方法、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表征和氣敏性能測試等基本實驗技能，有利于幫助學(xué)生理解費米面、能帶結(jié)構(gòu)、電子空穴的分離效率等抽象的物理概念，從而使學(xué)生掌握并綜合運用知識，同時有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力及團隊協(xié)作精神，可以作為我院物理創(chuàng)新班探究性實驗內(nèi)容。

圖3為傳感材料對正丁醇氣體的氣敏性能曲線。圖3a表明，傳感材料的響應(yīng)值隨溫度的變化而改變，當(dāng)溫度從275升高至400℃，純相FeVO4的響應(yīng)值在4.5～5.5之間波動；而In-FeVO4樣品的響應(yīng)值先逐漸增加，當(dāng)升高到350℃時，響應(yīng)值S達到最大7.4，大約是FeVO4的1.6倍，繼續(xù)升高溫度時，材料的響應(yīng)值有所降低。這可能使由于在較高溫度下，氣體的解吸附速率大于吸附速率造成的。因此，氣敏傳感材料In-FeVO4的最佳工作溫度為350℃。從圖b的電阻變化中發(fā)現(xiàn)，在各個溫度點下，In-FeVO4的電阻值均高于純相FeVO4，表明In3+摻雜可以改變材料的導(dǎo)電性能，從而有效提升樣品的氣敏響應(yīng)能力。圖c為350℃時，氣敏傳感材料對不同濃度正丁醇氣體的動態(tài)響應(yīng)曲線。隨著濃度逐漸增加，傳感器的響應(yīng)值逐漸變大，且In-FeVO4的響應(yīng)值明顯高于FeVO4；通過公式LogC=aLog(S-1)+b擬合得到圖c，進一步證實響應(yīng)值S對濃度C有著較強的依賴性，且In3+摻雜前、后的吸附氧類型均為O2-(a=0.5為O2-,a=1為O-)[4]。另外，令S=1.1，得到FeVO4和In-FeVO4傳感材料的探測極限分別為0.44、0.64 ppm。因此，In-FeVO4探測范圍較廣，對更低濃度的正丁醇氣體有響應(yīng)能力。通過測試350℃下材料對100 ppm乙醇、丙酮、氨氣和正丁醇氣體的響應(yīng)值發(fā)現(xiàn)，In-FeVO4的響應(yīng)值均高于FeVO4，且對100ppm正丁醇氣體具有最高的響應(yīng)值，材料具備良好的選擇性。圖f為傳感材料的重復(fù)性實驗，7天后Fe VO4的響應(yīng)值出現(xiàn)了明顯的下降，而In-FeVO4的氣敏響應(yīng)值呈現(xiàn)略微下降趨勢，說明In-FeVO4材料具有較好的穩(wěn)定性。2.4 氣敏機理分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Ni摻雜SnO2氣敏材料優(yōu)化設(shè)計及對低濃度甲醛氣敏性能研究[J]. 郭威威,周麒麟,陸偉麗.  功能材料. 2018(12)
[2]鈀摻雜對SnO2納米纖維氣體傳感器的線性化改性[J]. 夏剛強,韓毓旺,張紅漫.  廣東化工. 2016(14)
[3]靜電紡絲法制備二氧化錫基納米纖維氣體敏感材料的研究進展[J]. 郭天超,高瑜,韓雪,郭天飛,鄭成娜,李曉.  廣東化工. 2016(14)

碩士論文
[1]Au@SnO2核/殼納米顆粒薄膜的制備及其氣敏性能的研究[D]. 崔杰.華中科技大學(xué) 2011



本文編號：2979725