仿树叶结构CdS微纳米材料气敏性能及SiO2@CS吸附性能研究

摘要

随着现代社会工业的快速发展，经济和社会在不断进步，但同时环境问题也日益突出，工厂废气、废水的排放，汽车尾气、重金属排放及自然条件造成的重金属离子污染，越来越危害人们的生活和身体健康，其中空气污染、水污染尤其受到社会的关注。近年来，科研人员越来越重视如何提高检测和治理相关技术。首先在检测气体方面，气体传感器是目前能够有效检测气体组分和浓度的气敏装置，为了满足越来越高的检测要求，我们需要发展具有高灵敏度和选择性、长期稳定的新型气体传感器。其次，重金属离子是一种严重危害人体健康的污染物，在处理水中重金属离子污染物时有离子交换法，沉淀法等，但经济、吸附性能良好的方法是吸附法，所以我们需要具有良好吸附性能、无危害、经济等优点的吸附剂。纳米材料由于具有特殊的纳米效应而广受关注，但由于纳米材料容易团聚覆盖，而具有特殊形貌结构的微纳米材料能有效避免上述不足之处。本论文围绕如何提高气体传感器的气敏性能和吸附材料的吸附性能进行相关研究，内容及创新点如下:
　　 (1)通过水热法合成了一种具有仿树叶结构的CdS微纳米材料，该材料具有大比表面积，并且材料之间可以相互支撑，有效避免团聚覆盖引起的活位点不能充分利用的问题，对挥发性有机气体具有很好的气敏响应性能。此外，我们还对该材料进行煅烧处理得到树叶状CdO，以及原位生长In2O3纳米粒子得到复合材料，进一步提高传感器对痕量浓度气体的气敏性能。
　　 (2)制备了具有仿树叶结构的SiO2，并在表面复合含有大量氨基、羟基的壳聚糖。壳聚糖广泛应用于医药、食物等领域，由于其具有来源广泛、价格低廉、吸附能力强等优点，现在又作为一种生物吸附剂来吸附水中重金属离子。但是壳聚糖在水溶液中容易团聚结块或者形成凝胶溶液，所以需要物理性支撑。我们在已得到的树叶状空心SiO2表面包裹壳聚糖，并将SiO2@CS材料对中性条件下水溶液中Hg(Ⅱ)、As(Ⅴ)重金属离子进行吸附测试，发现该材料具有良好的吸附性能。此外，该材料还具有对环境无公害、易降解等优点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 微纳米材料与传感器

1．2．1 传感器与半导体材料

1．2．2 微纳米材料与气敏性能

1．2．3 CdS微纳米传感器的研究

1．3 微纳米材料与吸附

1．4 本章小结

参考文献

第2章 仿树叶结构CdS微／纳米材料的制备及其气体传感器检测有机气体污染物研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要试剂及规格

2．2．2 仿树叶结构GdS微纳米材料的合成

2．2．3 材料表征

2．2．4 气体传感器的制作及气敏性能测试

2．3 结果和讨论

2．3．1 纳米材料的表征

2．3．2 纳米材料的生长机理和影响因素

2．3．3 纳米材料的气敏性能测试

2．4 本章小结

参考文献

第3章 原位生长In2O3纳米颗粒修饰仿树叶结构CdS微纳米材料对ppb浓度气体的响应灵敏度研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要试剂及规格

3．2．2 前驱物仿树叶结构CdS微纳米材料的合成

3．2．3 原位生长In2O3纳米颗粒修饰仿树叶结构CdS微纳米材料

3．2．3 表征

3．2．4 气体传感器的制备和气敏性能测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 纳米材料的形貌、结构与组成

3．4 本章小结

参考文献

第4章 三维CdO纳米材料的制备及其在气敏传感器中的气体扩散性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要试剂及规格

4．2．2 前躯体仿树叶状CdS微纳米材料的合成

4．2．3 3D多层CdO纳米材料的制备

4．2．4 表征

4．2．5 气体传感器的制作与气敏性能测试

4．3 结果和讨论

4．3．1 前驱物仿树叶CdS和CdO纳米材料的形貌、结构和物相

4．3．2 CdS氧化为CdO的转化过程

4．3．3 气敏性能测试

4．3．4 气敏测试中气体的吸脱附动力过程

4．4 结果

参考文献

第5章 仿树叶结构SiO2@CS纳米复合材料的制备及其在饮用水中重金属离子吸附性能的研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 主要试剂及规格

5．2．2 仿树叶结构SiO2@CS微纳米材料的合成

5．2．3 材料表征

5．2．4 材料吸附性能测试

5．3 结果和讨论

5．3．1 前驱物仿树叶SiO2的形貌结构分析

5．3．2 SiO2@CS材料的形貌结构分析

5．3．3 SiO2@CS材料的动力学研究

5．3．4 SiO2@CS材料的吸附等温线

5．4 本章小结

参考文献

第六章 总结与展望

致谢

论文发表情况