介孔三氧化二鉻基氣體傳感器的研究與應(yīng)用.pdf

1、在煤化工生產(chǎn)階段會(huì)產(chǎn)生或者泄露大量有毒有害氣體如:甲烷、一氧化碳、硫化氫和二氧化硫等，這些氣體對(duì)生產(chǎn)工作者以及環(huán)境都帶來(lái)了嚴(yán)重的危害。為及時(shí)檢測(cè)到這些有害氣體并防止進(jìn)一步擴(kuò)散和排放，需研究高效、快速、廉價(jià)的氣體傳感器。介孔金屬氧化物以其優(yōu)異的氣敏性能得到廣泛應(yīng)用，引起大家廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)SnO2、In2O3等半導(dǎo)體研究火熱，但大多數(shù)只停留在對(duì)介孔金屬氧化物的初步制備。本文以Cr2O3為研究主體，采用硬模板法制備了一系列鉻基介孔材料。對(duì)比一

2、系列不同孔尺寸、孔結(jié)構(gòu)、比表面積的介孔Cr2O3對(duì)甲醛氣體的敏感性。并通過(guò)摻雜金屬離子改變材料表面活性以及表層載流子濃度，使得材料有更優(yōu)異的氣敏性能。
　　1.調(diào)節(jié)不同的水熱溫度(40、80、100、130、140℃)制備一系列不同結(jié)構(gòu)的KIT-6硬模板。通過(guò)納米澆鑄法和“水-正己烷”雙溶劑體系制備不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的介孔Cr2O3。通過(guò)廣角XRD、小角XRD、EDS、N2-物理吸附脫附、TEM表征其物相和結(jié)構(gòu)。在納米澆鑄法中，一次填充

3、硝酸鉻前驅(qū)體得到的介孔Cr2O3的有序性低于二次填充得到的Cr2O3，且比表面積均較低Cr2O3-40-60％-1為26 m2/g，Cr2O3-80-60％-1為51 m2/g。采用“水-正己烷”雙溶劑體法，制備出來(lái)的介孔Cr2O3結(jié)構(gòu)優(yōu)異，Cr2O3-40-60％-1-D和Cr2O3-80-60％-1-D的比表面積分別為87 m2/g和86m2/g，提高了KIT-6的孔徑利用率。通過(guò)對(duì)甲醛氣體測(cè)試發(fā)現(xiàn)，最佳工作溫度為170℃時(shí)，Cr2

4、O3-40-60％-1-D對(duì)1 ppm甲醛的敏感度達(dá)到了83。
　　2.氣敏材料的表面活性也對(duì)材料的性能有著巨大影響。本文通過(guò)摻雜不同種類(Fe3+、In3+、La3+、Ce3+)金屬離子，改變介孔Cr2O3-100其表面活性。經(jīng)表征發(fā)現(xiàn)制備的介孔材料物相純凈、結(jié)構(gòu)完整有序。對(duì)甲醛的測(cè)試發(fā)現(xiàn)，純相介孔Cr2O3的最佳工作溫度為170℃，而摻雜In3+的介孔Cr2O3工作溫度降低至150℃，其中摻雜比例為nIn/nCr=0.05時(shí)的