水熱法制備的SnO2基氣敏材料對幾種有毒氣體的氣敏性能及其原位漫反射傅里葉變換紅外光譜研究.pdf

1、金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）氣敏傳感器因其較低的價格、較高的響應(yīng)值、較短的響應(yīng)和恢復(fù)時間等諸多優(yōu)勢而受到人們的普遍關(guān)注。而原位漫反射傅里葉變換紅外光譜（in situ DRIFTS）技術(shù)可模擬現(xiàn)實條件下氣體與氣敏膜界面的反應(yīng)及其進程，進而為研究其氣敏機理提供理論基礎(chǔ)。本文首先采用水熱法合成了SnO2和SnO2/rGO兩種氣敏材料，然后采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備了SnO2和SnO2/rGO兩種氣體傳感器，接著研究了這兩種氣敏傳感器對乙醚、四氯乙烯

2、、丙烯腈、乙腈、乙胺和三氯乙烯六種有毒氣體的氣敏性能，最后采用in situ DRIFTS技術(shù)研究了這六種有毒氣體分別在SnO2和SnO2/rGO氣敏膜界面的吸附和化學(xué)反應(yīng)過程，得出了如下主要結(jié)論：
　?。?）水熱法合成的SnO2和SnO2/rGO兩種氣敏膜的SnO2晶體結(jié)構(gòu)均為金紅石結(jié)構(gòu)；前者的比表面積為143.702 m2/g，后者的比表面積為187m2/g。
　?。?）SnO2/rGO和SnO2氣敏材料對于乙醚氣敏性能

3、的最佳工作溫度均為380℃，濃度檢測極限均達1ppm。在最佳工作溫度下，SnO2/rGO與SnO2相比，其對乙醚的氣敏值高，且響應(yīng)恢復(fù)時間短。In situ DRIFTS測試結(jié)果表明：CH3CH2?、CH3CH2O?、CH3CH2OH、HCHO、CH3CHO、C2H4、H2O和CO2均在SnO2/rGO和SnO2氣敏膜表面生成。
　　（3）SnO2/rGO氣敏材料對于四氯乙烯氣敏性能的最佳工作溫度為350℃，而SnO2的氣敏性隨溫

4、度升高一直升高，濃度檢測限均可達1ppm。在350℃，SnO2/rGO對四氯乙烯的氣敏值比SnO2高，且其響應(yīng)恢復(fù)時間較SnO2的短。In situ DRIFTS測試結(jié)果表明：TCAC、COCl2、Cl2和CO2均在SnO2/rGO和SnO2氣敏膜表面生成。
　?。?）SnO2/rGO氣敏材料對于丙烯腈氣敏性能的最佳工作溫度為380℃，而SnO2的氣敏性隨溫度升高一直升高，濃度檢測限均可達5ppm。在380℃，SnO2/rGO對丙

5、烯腈的氣敏值比SnO2高，且其響應(yīng)恢復(fù)時間較SnO2的短。In situ DRIFTS測試結(jié)果表明：CH2=CH-CONH2、CH2=CHCOOH、-NCO、NH3、N2、H2O和CO2均在SnO2/rGO和SnO2氣敏膜表面生成。
　　（5）SnO2/rGO氣敏材料對于乙腈氣體敏感的最佳工作溫度為380℃，而 SnO2的氣敏性隨溫度升高一直升高，濃度檢測限均達1ppm。在380℃，SnO2/rGO對乙腈的氣敏值比SnO2高，且其

6、響應(yīng)恢復(fù)時間較SnO2的短。In situ DRIFTS測試結(jié)果表明：CH3O、CH2CNH、CHOO、HCN、H2O和CO2均在SnO2/rGO和SnO2氣敏膜表面生成。
　?。?）SnO2/rGO和 SnO2氣敏材料對乙胺氣體的氣敏值在研究的室溫—400℃溫度范圍內(nèi)一直增大，檢測濃度限均為1ppm。400℃時，SnO2/rGO與 SnO2相比，其對乙胺的氣敏值高，且響應(yīng)恢復(fù)時間短。In situ DRIFTS測試結(jié)果表明：CH