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二氧化锡纳米材料的制备及其气敏性能研究

周晓明  
【摘要】: 二氧化锡是一种重要的宽带隙N型半导体材料,其禁带宽度Eg = 3.6eV(300K),是一种重要的功能材料。而纳米尺度的二氧化锡材料因其具有特殊的光电特性和良好的机械、催化、光敏、气敏性能而受到极大的关注,在储氢材料,透明光电极,太阳能电池,气敏元器件等方面有着广阔的应用价值。因此,对二氧化锡纳米材料的制备和性质的研究始终是当今科研界的热点课题。 通过向以五水四氯化锡、氢氧化钠为前驱体,以乙醇和水的混合溶液为溶剂的水热合成实验体系中添加表面活性剂聚乙二醇-400(PEG-400),在200℃成功的制备出由单晶纳米棒组成的类花状SnO2。研究发现产物的形貌随着NaOH和PEG-400浓度的变化而不同。PEG-400的存在在动力学上控制了SnO2晶体的生长过程,是获得形貌均匀类花状SnO2的关键性因素。 以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为软模板,在200℃成功制备出由一维纳米棒组成的多边形状的SnO2。并考察了乙醇和水的配比量对产物形貌的影响,研究表明当醇、水体积比为1:1(总体积为20ml)时,最有助于新型形貌的形成。CTAB的浓度同样对实验产物的形貌有着重要的影响,通过改变其浓度获得了有趣的形貌—类圈状SnO2。相应的晶体生长机制文中给予了一定的分析与探讨。在对反应温度的研究中发现:在该实验体系,200℃是获得形貌均匀,且分散性好的多边形状SnO2的最佳温度。 最后,分别研究了类花状、多边形状SnO2纳米材料的气敏性能,结果显示它们都对乙醇气体较为敏感,并有着相同的最佳工作温度300℃。但类花状SnO2的响应与恢复特性明显优于多边形状的SnO2,且其灵敏度在较大的范围内与乙醇气体的浓度呈现很好的线性关系。从整体性能上看类花状SnO2的气敏特性优于多边形状的SnO2。


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