氧化鐵修飾釩氧化物納米管的制備及氣敏性能研究.pdf

1、一維納米材料由于具有顯著的各向異性結(jié)構(gòu)和量子限域效應引起廣大學者的研究興趣。釩氧化物納米管在電化學、光學、電學性能方面的研究已得到廣泛的開展，但是釩氧化物納米管在氣敏材料上的應用還未見報道。本論文采用流變相自組裝的方法制備了釩氧化物納米管并用氧化鐵對釩氧化物納米管進行了修飾，同時研究了它們的氣敏性能。主要結(jié)論如下： ⑴制備出了長度在3～8μm，外徑為60～150nm，內(nèi)徑為20nm左右，層間距為3.2nm的釩氧化物納米管。合成的

2、釩氧化物納米管在230℃對50ppm濃度的乙醇氣體有響應，靈敏度為1.11。隨著溫度的升高和乙醇氣體濃度的增加，釩氧化物納米管的靈敏度不斷增加，在270℃對1000ppm濃度的乙醇氣體靈敏度為1.67。330℃時對1000ppm濃度的乙醇氣體靈敏度上升到了2.28。 ⑵在80％濃度的乙醇作溶劑，180℃反應濕度下采用氧化鐵對釩氧化物納米管進行了表面修飾，釩氧化物納米管表面存在的氧化鐵顆粒直徑大約為15nm。其在230℃對10 p

3、pm濃度的乙醇氣體有響應，靈敏度為1.1。270℃對1000ppm濃度的乙醇氣體靈敏度為2.0，330℃對1000ppm濃度的乙醇氣體靈敏度為3.4，270℃對10ppm濃度的乙醇氣體響應時間為15s。產(chǎn)物氣敏性能比釩氧化物納米管有較大提高。 ⑶加入30mg檸檬酸和0.15mmol硝酸鐵，以去離子水作溶劑在180℃制備出的氧化鐵修飾釩氧化物納米管表面，發(fā)現(xiàn)釩氧化物納米管不僅有分散的氧化鐵顆粒，還有連續(xù)的厚度為40nm的連續(xù)氧化鐵

4、層。其在190℃對10ppm濃度的乙醇氣體有響應，并且在270℃對1000ppm濃度的乙醇氣體靈敏度為4.4，330℃對1000ppm濃度的乙醇氣體靈敏度達到了最大值7.4。在270℃時對10ppm濃度的乙醇氣體的響應時間為20s，雖然響應時間有所增加，但綜合氣敏性能得到提高。 ⑷氧化鐵修飾釩氧化物納米管改善氣敏性能的機理表明，納米管表面在空氣氣氛中很容易吸附到空氣中的氧并與材料交換電子形成O2-、O22-和O2-，從而在釩氧化