石墨烯-介孔金属氧化物复合材料的介观结构调控与气敏性能研究

摘要

气体传感器在工业生产、公共安全、环境监控、医学诊断等领域应用广泛。随着工业技术的迅猛发展和人们安全健康意识的提高，迫切需要发展先进的气体传感技术，而高效气敏材料被视为其中关键。介孔金属氧化物和石墨烯是两类非常有应用潜力的气敏材料，基于二者开发高效的纳米复合气敏材料具有重要意义。复合材料的气敏性质不仅与介孔金属氧化物的介观结构、骨架成份、表面活性相关，也与石墨烯的尺寸、表面功能基团类型与数量及二者的比例、复合方式等
　　有密切联系，本文对此做了相关的研究。
　　采用介孔氧化硅KIT-6为模板，通过纳米浇筑法制备了一系列具有不同介观结构参数的有序介孔氧化铟，研究了KIT-6孔尺寸、煅烧容器开口程度对氧化铟在KIT-6两套对映异构孔道里限域生长的影响，发现当KIT-6的孔道尺寸较小、煅烧容器开口程度较高时，氧化铟倾向于在其中一套孔道里生长，产生薄孔壁(5 nm)、大孔尺寸(12nm)的有序介孔氧化铟;当KIT-6两套对映异构的孔道尺寸较大时，氧化铟倾向于同时在其两套孔道里生长，产生厚孔壁(9 nm)、小孔尺寸(4nm)的有序介孔氧化铟。薄孔壁、大孔尺寸的有序介孔氧化铟在甲醛气敏性能测试中表现出高的敏感度（对9 ppm甲醛气体敏感度可达324），显著优于厚孔壁、小孔尺寸的有序介孔氧化铟。
　　采用超声辅助混合组装及溶剂热还原，制备了一系列介孔氧化钢-石墨烯复合材料，发现石墨烯还原程度较高、其加入量为0.01％时，复合材料对对乙醇气体具有较高敏感度和选择性。另外，基于薄孔壁、大孔尺寸介孔氧化铟的复合材料对乙醇气体的敏感度比基于厚孔壁、小孔尺寸介孔氧化铟的复合材料更高。
　　采用溶胶凝胶法制备了大孔尺寸(29 nm)的介孔铁酸镧以及石墨烯-介孔铁酸镧复合材料，发现石墨烯的加入显著改善了其对甲醛气体的敏感性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．2 介孔金属氧化物的制备与应用

1．3 石墨烯／金属氧化物复合材料概述

1．4 传感器概述

1．5 本文研究意义与内容

第二章 实验部分

2．1 实验试剂与仪器

2．2 表征与测试方法及原理

第三章 有序介孔氧化铟介观结构的调控及其对甲醛气敏性能的研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．3 材料结构表征

3．4 材料气敏性能表征

3．5 小结

第四章 石墨烯-介孔氧化铟复合材料的制备及其气敏性能的研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．3 结构表征

4．4 气敏性能表征

4．5 小结

第五章 石墨烯-介孔铁酸镧复合材料的制备及其对甲醛气敏性能的研究

5．1 引言

5．2 介孔LaFeO3-rGO复合材料的制备与表征

5．3 介孔LaFeO3-rGO复合材料的气敏性能

5．4 介孔铁酸镧气体传感器的响应原理分析

5．5 小结

第六章 结论

参考文献

致谢

个人简介及论文发表情况