sb掺杂二氧化钛微纳米材料制备与气敏特性概述

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1、Sb掺杂二氧化钛微纳米材料制备与气敏特性概述1文献综述1.1引言人类靠感官感知这个世界，感官是人类探索这个世界的最基本途径。19世纪后半叶科学家们研究出了薪新的，作用与人的感官相似的传感器技术，用来探知自然界⑴。半导体气体传感器的研制与开发已有40多年的历史，其基本原理是通过气敏材料在某种气体环境中电导率的变化以获得被测气体的种类与浓度等信息，这种变化归因于气敏材料吸附被测气体前后的电子结构的变化。随着时代的发展，材料、能源、信息已成为现代社会发展的三大支柱，而信息和能源技术的发展必须依靠材料科

2、学技术的大力支持。材料，尤其是新型材料的研究、开发与应用已成为反映一个国家科学技术与工业发展水平以及创新能力的重要标准。纳米材料正是在这么一个背景下出现的，纳米材料就是指在三维空间中至少一维方向上，其尺度小于100nm,或以它们为组成单元组装而成的复杂组装体[2]。纳米材料具有新的特殊特性：小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子險道效应[34]等。这些特性源于纳米材料的尺寸与材料的电子平均自由程、波尔半径等物理特征长度相当。Ti02纳米材料作为一种新型无机半导体材料，具有其独特的物理化学特性。这些特

3、性主要表现在磁性强、比表面积大、热导性好、吸收紫外线能力强、表面活性大等。因此TiCb纳米材料被广泛应用于光催化降解有机物、太阳能电池和气体传感器等方面。1.2Ti02纳米材料的性质及应用Ti02纳米材料性能优越，多种类型的Ti02纳米材料己被成功制备，并有效应用到各个领域。Ti02有三种晶型，分别为锐铁矿相、金红石相和板钛矿相。其中板铁矿相Ti02属于斜方晶系，因其稳定性差，尚无工业用途而研究较少。锐铁矿相和金红石相TiCb同属四方晶系(如图1-1所示)，它们的组成单元都是由一个Ti和六个0组

4、成的八面体，但各自八面体的连接方式和畸变程度不同。金红石每个晶胞中含有两个Ti02分子。其中每个八面体与周围10个八面体相连，其中2个共边相连，另外8个是共顶点相连。锐钛矿每个晶胞中含有四个TiCb分子。其中每个八面体与周围的8个八面体相连，其中4个共边相连，另外4个是共顶点相连，。从图中还可以看出，金红石型八面体畸变程度较锐铁矿型要小，对称性不如锐饮矿相，其Ti-Ti键长较锐欽矿型要小，而Ti-0键长较锐铁矿型要大。近几十年，工业的发展一方面给人们带来了高的生活质量，另一方面也带来了更多的三废

5、等污染物，造成了我们的生存环境日益恶劣。单纯依靠自然降解的措施己经不能适应当下污染物过多的情况，而其他的一些降解有机物的方法也不能有效解决这一问题，或者会产生二次污染等问题。光能的简单易得，使得光催化降解污染物的研究具有实际意义。..2实验部分2.1实验材料及设备2.1.1主要试剂2.2Sb掺杂TiOi微纳米材料的制备分别称取1.6gP25(气相二氧化铁)、0.342gSbCls溶入到100mL、10mol/L的氢氧化钠溶液中，混合均匀后超声lOmin，将所得混合液移入高压藎内，密封，200&d

6、eg;C下水热反应48h;将所得沉淀用去离子水抽滤洗漆数次后放入500ml、Imol/L的盐酸中进行离子交换24h；将得到的前驱体再用去离子水抽滤洗條数次，将滤饼置于80°C的真空干燥箱中干燥4h，干燥后的产物于700°C的高温下退火2h便得到梯的摩尔比为7.5%的Sb掺杂样品。将Sb/Ti的摩尔比分别控制为2.5%、5.0%、10%,其他实验条件均不变，便可得到不同Sb掺杂量的Ti02纳米带样品。实验流程如图2-1所示。酸性体系工艺制备纯Ti02微球和Sb掺杂Ti02微球的具体

7、流程如图2-2所示，并按照表2-3所示比例，配置酞酸丁酯溶液。以编号为1的样品制备流程为例说明如下：取1.41mL酞酸丁酯加入46.2mL浓盐酸中，得到A溶液，取0.8747g十六烧基三甲基漠化钱(CTAB)加入110mL去离子水中，得到B溶液，分别揽拌30min,然后将B溶液倒入A溶液中，再搅拌Ih便得到了酞酸丁酷溶液。将搅拌好的酞酸丁酯溶液加入高压爸中，150'C下水热反应20h,再经过滤洗潘干燥，便得到了组成单元为纳米棒的Ti02微球的样品。编号为2和3的样品制备方法与1基本相同，

8、区别在于：编号为2的样品，在将酞酸丁酯溶液加入高压爸之前，再加入一定量的乙二醇(EG)，加入比例为酞酸丁酯：EG=1:2；编号为3的样品则是加入EG和尿素两样试剂，EG加入量按酞酸丁酷：EG=1:1的比例计算获得，尿素加入量为5mmol；编号为4、5和6的样品则是在制备献酸丁酯溶液时掺入一定量的SbCb，掺入量分别按酞酸丁酯：SbCl3=100:5.酞酸丁酯：Sba3=100:7.5、酞酸丁酷：SbCl3=100:10的比例计算获得，其余步骤与样品3完全相同。.3碱性体系制备Sb掺杂Ti02纳米