CoMgFe復合氧化物及其離子液體浸漬產(chǎn)物的氣敏性能研究.pdf

1、近些年來，環(huán)境保護問題越來越受到關注，導致了傳感器不斷擴大發(fā)展。氣敏傳感器作為化學傳感器中最活躍的一種，對各種有毒有害氣體的檢測極其重要，而金屬氧化物半導體氣敏傳感器是一種研究開發(fā)較早的傳感器，它主要是利用氣敏元件同氣體接觸導致電導率等物理變化來檢測氣體的成分和濃度。單一金屬氧化物材料穩(wěn)定性和選擇性方面有一定的局限性，因此近年對復合金屬氧化物材料的研究越來越多。類水滑石(Hydrotalcite-like compounds，HTLC)

2、是一種具有獨特的雙層離子結(jié)構特性的新型無機材料，它具有陽離子可搭配，陰離子可交換和結(jié)構記憶性等特點使其在諸多方面得到了發(fā)展。以類水滑石為前驅(qū)體煅燒后得到的復合氧化物可以通過調(diào)節(jié)前體的結(jié)構和性能來控制其微觀均勻性，因而在制備氣敏材料方面被廣泛應用。離子液體(Ionic liquids，ILs)是一種完全由陰陽兩種離子所構成的一種新型綠色溶劑，它具有不可燃、不揮發(fā)、熱穩(wěn)定性好和導電性高等優(yōu)點，而且可以減少或消除化工生產(chǎn)過程中揮發(fā)性有機物的排

3、放，因而被認為是綠色化學和清潔工藝中最有發(fā)展前途的溶劑。
　　本論文主要是采用共沉淀法合成鈷鎂鐵類水滑石，經(jīng)煅燒后得到其復合氧化物。一方面將鈷鎂鐵復合氧化物直接制備成氣敏材料;另一方面將離子液體與鈷鎂鐵復合氧化物經(jīng)物理混合后制備成氣敏材料。分別用X射線衍射儀，傅立葉變換紅外光譜儀、掃面電鏡、元素分析、綜合熱分析儀、差示掃描量熱儀、氣敏原件測試系統(tǒng)等對材料進行表征和測試。主要工作如下:
　　一、采用共沉淀法分別合成了Co替代1

4、/4、1/5、1/6、1/7、1/8Mg的CoMgFe類水滑石和CoFe類水滑石，并在600℃下煅燒兩個小時得到相應的CoMgFe復合氧化物和CoFe復合氧化物。在XRD圖譜中可以清晰的看到(003)(006)(009)(015)(018)(110)(113)(116)等晶面，為水滑石的特征衍射峰，而且衍射峰形窄而尖，說明結(jié)晶度較好。掃面電鏡下可以看到CoMgFe復合氧化物具有片狀結(jié)構。對乙醇、甲醛、丙酮、一氧化碳進行氣敏性能測試展示出

5、良好的響應。從測試結(jié)果中發(fā)現(xiàn)1/6CoMgFe復合氧化物對這幾種氣體的靈敏度要高于其它Co含量的，同時發(fā)現(xiàn)測試中丙酮的靈敏度是最高的。因而測試了1/6CoMgFe復合氧化物在不同丙酮濃度下的氣敏性，發(fā)現(xiàn)靈敏度隨丙酮濃度增加而增大。
　　二、離子液體1-丁基-3-甲基-咪唑四氟硼酸鹽(BmimBF4)與1/6CoMgFe復合氧化物經(jīng)物理結(jié)合后，分別對乙醇、甲醛、丙酮、一氧化碳進行氣敏性能測試，發(fā)現(xiàn)響應溫度比純1/6CoMgFe復合氧