ZnO/SnO薄膜对CHOH的传感响应及固相合成NiFeO的反应动力学

摘要

人类社会生产和生活向大气排放大量危害气体,使气温变化、灾害频频发生。降低和检测大气中有害气体排放量与浓度,是建设新型国家的战略任务。
　　 SnO2是一种重要的电阻型氧化物半导体气敏材料,广泛应用于气体检测应用与研究中。电解工业特别是铝电解工业石墨阳极产生大量的CO2气体,是主要的温室气体来源之一。探索惰性阳极,降低电解工业温室气体排放具有十分重要的意义。
　　 本论文工作分为两个部分。首先,采用电沉积热氧化的方法,分别从SnCl2、Zn(NO3)2和C6HsNa3O7混合溶液中沉积ZnO/Sn薄膜,经过高温氧化制ZnO/SnO2薄膜；研究了电沉积时间、电压、浓度及氧化时间对ZnO/SnO2薄膜性质的影响规律；用SEM和XRD表征了ZnO/SnO2薄膜。制备的ZnO/SnO2薄膜为晶态结构,表面均匀且多孔。获得的最佳制备条件为:SnCl2溶液浓度7.0gL-1,沉积Sn电压-0.9V,时间3600s；Zn(NO3)2溶液浓度1.0g·L-1,沉积ZnO电压-0.9V,时间600s；氧化温度600℃,氧化时间10h。并研究了ZnO/SnO2薄膜对空气中C2HsOH的响应,讨论了响应机理。结果表明,最佳检测温度350℃,对C2HsOH的响应速度比文献报道结果快。
　　 其次,采用高温固相合成法以NiO和Fe2O3粉为原料制备NiFe2O4尖晶石,优化了制备条件；用XRD、SEM、TG-DTA对合成的NiFe2O4进行了表征,并通过XRD对其合成机理进行了探讨。分别加入质量分数1％的MnO2和O.5％的TiO2,研究这两种添加剂对NiFe2O4的烧结、微观结构的影响。NiFe2O4的合成过程受扩散控制,符合一级动力学方程,其活化能为103 KJ.mol-1。加入MnO2和TiO2后,其晶型结构仍为单一的尖晶石结构,但活化能分别降至52.69 KJ.mol-1和55.66 kJ.mol-1,二者均促进了NiFe2O4的烧结过程。