摻雜鈷鐵氧體及其復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、氣敏傳感器在生產(chǎn)安全、環(huán)境保護(hù)以及食品工業(yè)等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用，而作為氣敏傳感器的核心--氣敏材料的開發(fā)和研究是其應(yīng)用的關(guān)鍵。近年來，AB2O4、ABO3(A=Co2+，Ni2+，Zn2+，Mn2+等，B=Fe3+，La3+等)型復(fù)合氧化物以及碳納米管等新型氣敏材料因其相對于傳統(tǒng)SnO2、In2O3等半導(dǎo)體氣敏材料所具有的高選擇性、高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能而引起了極大關(guān)注，但是靈敏度較低是限制這一類新型氣敏材料實用的主要缺點，因此通過物理

2、和化學(xué)的方法提高其靈敏度是需要研究的主要方向。本文采用濕化學(xué)法制備了離子摻雜的尖晶石型鈷鐵氧體及其碳管復(fù)合材料，并研究了其氣敏性能，深入探討了離子的A位、B位摻雜及與碳管復(fù)合對鈷鐵氧體氣敏性能的影響。
　　 采用溶劑熱法制備了鎳離子A位摻雜的鈷鐵氧體，對所制備的Co1-xNixFe2O4(x=0，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，0.6，0.8)進(jìn)行X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、磁性能以及氣敏性能分析。結(jié)果表明：所制備

3、的鈷鎳鐵氧體結(jié)晶完全、晶相純，納米顆粒呈典型的球形，顆粒尺寸在40～90 nm之間，飽和磁化強(qiáng)度(Ms)隨鎳離子的摻雜量增大而降低；鈷鎳鐵氧體氣敏材料對氨氣具有較好的選擇性，在鎳離子摻雜量為0.2時(樣品Co0.8Ni0.2Fe2O4)·氣敏性能最好，對氨氣的最佳工作電壓為8V，在工作電壓為8V、氨氣濃度為4000 ppm時，Co0.8Ni0.2Fe2O4的電阻靈敏度(Sr)達(dá)到11左右，通過鎳離子摻雜可以顯著提高鈷鐵氧體的氣敏性能。<

4、br>　　 采用溶劑熱法制備了鑭離子B位摻雜的鈷鎳鐵氧體(樣品Co0.8Ni0.2Fe2O4)，對所制備的Co0.8Ni0.2LaxFe2-xO4(x=0.02，0.05，0.1，0.2，0.5)進(jìn)行X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、磁性能以及氣敏性能分析。結(jié)果表明：所制備的鑭離子摻雜鈷鎳鐵氧體晶相純，磁性能較好，Ms在鑭離子摻雜量為0.02時(樣品Co0.8Ni0.2La0.02Fe1.98O4)達(dá)到最高，顆粒尺寸在80～100 nm

5、之間，而且對于尖晶石結(jié)構(gòu)的鈷鎳鐵氧體，鑭離子摻雜量達(dá)到0.5以后出現(xiàn)雜相；所制備的鈷鎳鑭鐵氧體對氨氣具有較好的選擇性，相對于未摻雜鈷鎳鐵氧體，鑭離子摻雜后其Sr值在4000 ppm氨氣濃度、8V工作電壓下提高到13.8左右，8V為其對氨氣的最佳工作電壓。
　　 采用溶劑熱法制備了鈷鎳鐵氧體納米顆粒包覆碳納米管復(fù)合材料，對所制備的Co1-xNixFe2O4/MWCNTs納米復(fù)合材料進(jìn)行X射線衍射、透射電鏡、磁性能以及氣敏性能分析，

6、結(jié)果表明：Co1-xNixFe2O4納米微球包覆在MWCNTs表面，粒徑在50～80 nm，復(fù)合材料表現(xiàn)出較強(qiáng)的磁性，Ms達(dá)到48.8 emu/g；氣敏性能測試表明：該復(fù)合材料對氨氣具有較好的選擇性，對氨氣的最佳工作電壓為8V，在4000 ppm氨氣氣氛、8V工作電壓下，其Sr值提高到18左右。
　　 探索了靜電紡技術(shù)制備高固相含量納米纖維，制備了固相含量達(dá)到75 wt％的Co0.8Ni0.2Fe2O4/PVP復(fù)合磁性納米纖維，