層狀前驅(qū)體拓撲轉(zhuǎn)變制備復合金屬氧化物在氣敏傳感中的協(xié)同作用.pdf

1、水滑石(LDHs)及其焙燒產(chǎn)物應用范圍很廣，被用于催化、光敏、阻燃材料等多個領(lǐng)域。
　　 本文以含鐵LDHs為單一前驅(qū)體，經(jīng)過高溫焙燒制備了鎳鐵復合金屬氧化物、鎂鐵復合金屬氧化物、鈷鐵復合金屬氧化物、鎂鎳鐵復合金屬氧化物和鎂鈷鐵復合金屬氧化物，并對研究了產(chǎn)物的氣敏傳感性能。
　　 1、以NiFe-CO3LDHs為單一前驅(qū)體制備了鎳鐵復合金屬氧化物材料，并對其結(jié)構(gòu)及氣敏傳感性能進行了研究。通過HR-TEM觀察可知，經(jīng)由水滑

2、石的拓撲轉(zhuǎn)變效應實現(xiàn)了NiO(111)與NiFe2O4(111)晶面的晶格匹配，從而實現(xiàn)了NiFe2O4以鑲嵌的方式在NiO中的原子級均勻分散。通過調(diào)變拓撲轉(zhuǎn)變的溫度，控制NiFe2O4相的粒徑分布，發(fā)現(xiàn)隨著焙燒溫度的升高，NiFe2O4納米粒子的粒徑分布呈逐漸增大的趨勢，同時也實現(xiàn)了對NiO以及NiFe2O4晶面的調(diào)控。通過提高Fe元素在水滑石前體中的比例，提高了NiFe2O4在NiO相中的摻雜量。研究結(jié)果表明，當NiFe2O4在復合

3、金屬氧化物材料體系中含量為16.7％(mo1％)，NiO相同時暴露出(111)晶面和(100)晶面，NiFe2O4相的粒徑分布為3nm時，NiO與NiFe2O4復合在一起表現(xiàn)出對乙醇、苯乙烯、二甲苯和環(huán)己烷的氣敏傳感性能的提高，證明通過以水滑石的前驅(qū)體拓撲轉(zhuǎn)變實現(xiàn)的具有晶格匹配特點的原子級復合NiO與NiFe2O4具有協(xié)同效應。
　　 2、以MgFe-CO3LDHs為單一前驅(qū)體制備了MgFe2O4/MgO納米復合材料，并對其結(jié)構(gòu)

4、及晶面選擇性進行了初步研究。通過改變焙燒溫度，分別得到了無明顯MgFe2O4相的復合金屬氧化物和具有(111)晶面選擇性生長的MgFe2O4相鑲嵌在連續(xù)的MgO相中的復合金屬氧化物。所得MgFe2O4/MgO復合金屬氧化物晶體結(jié)晶效果不是很理想，改變前體水滑石的層板元素組成，這一現(xiàn)象也并未得到改善。通過MgFe-CO3LDHs的拓撲轉(zhuǎn)變實現(xiàn)了MgFe2O4(111)晶面與MgO(111)晶面的晶格匹配，但是氣敏性能并未得到提高。就材料本

5、身的晶體結(jié)構(gòu)而言，MgO與NiO具有相同的原子排列結(jié)構(gòu)，而MgFe2O4與NiFe2O4同為反尖晶石結(jié)構(gòu)材料，并且在空間上具有相同的原子排列結(jié)構(gòu)，但是MgFe2O4/MgO納米復合材料在氣敏性能上并未表現(xiàn)出協(xié)同效應，推測與原子自身的電子結(jié)構(gòu)有關(guān)。
　　 3、對含鐵復合金屬氧化物氣敏應用體系進行擴展研究。如前面所述，期望將水滑石拓撲轉(zhuǎn)變生成復合金屬氧化物晶格匹配這一優(yōu)勢推廣應用，因此分別經(jīng)由CoFe-CO3LDHs、MgNiFe-