AB2O4型金属氧化物基VOCs气敏材料的可控制备及应用研究

摘要

近年来，尖晶石型（AB2O4）金属氧化物材料的应用研究较多，已在能源存储与转化、催化剂、药物化学等诸多领域展现出非常可观的应用前景，引起了广泛关注。其中，在VOCs气体检测方面，尖晶石型化合物普遍具有灵敏度高、工作温度低、选择性高的优点，俨然成为一项热点研究，并且近日来阶段性的研究成果屡屡被报道。为了提高材料的敏感性能，本论文从材料的微观结构设计出发，采用水热/溶剂热—高温焙烧处理相结合的纳米材料制备工艺方法合成出了 Co3O4、ZnCo2O4和 ZnFe2O4三种尖晶石型金属氧化物材料。主要内容如下：
　　采用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）辅助水热法可控地合成出了松针状Co3O4微球，其粒径约为1.5μm。通过SEM和TEM表征测试发现，微球球体是由许多松针状结构自组装而成的，整体呈现出海胆状形貌。气体测试结果表明，Co3O4材料对乙醇气体在170℃时表现出最高的响应值，并展现出较好的气体选择性和稳定性。
　　采用溶剂热—热分解联用法制备出了由纳米粒子堆积而成的空心ZnCo2O4微球，球体粒径约为1.3μm，形貌规整、分散性较好。实验中考察了溶液体系对产物前驱体形貌的影响，摸索出了最适宜的合成工艺条件，并对其形貌演化机理作了详细的探究。气敏测试结果表明，ZnCo2O4空心球基传感器在200℃时对乙醇气体响应性能优异，响应值为18.6，并具有较强的抗气体干扰能力和较好的稳定性能。
　　采用溶剂热—热分解相结合的合成方法制备出了具有开口结构的ZnFe2O4念珠状微球，球体粒径在850 nm左右。气敏测试结果表明，ZnFe2O4念珠状微球基传感器对乙醇气体在180℃时对体积浓度为10×10-6的乙醇气体响应较好，响应值为6.8，响应/恢复速率灵敏，并具有较强的抗气体干扰能力和较好的稳定性能，是一种较好的乙醇敏感材料。

目录

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2无机功能材料

1.3气敏传感器

1.4金属氧化物基气敏材料

1.5论文选题目的与研究内容

第2章 实验及表征方法

2.1实验试剂与实验仪器

2.2表征与测试技术

第3章 四氧化三钴松针状微球基气敏材料的制备与性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4气体敏感性能测试

3.5本章小结

第4章 钴酸锌空心微球基气敏材料的制备与性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.3 实验结果与讨论

4.4气体敏感性能测试

4.5本章小结

第5章 铁酸锌念珠状微球基气敏材料的制备与性能研究

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.4气体敏感性能测试

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢