中孔sno2纳米材料合成及其在超灵敏气体传感器中的应用

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1、⑧硕士学位论文MASTER’STHESIS舢舢咖Ⅲ㈣Ⅷ㈣Ⅲ舢咖IY2353175．SynthesisandApplicationinUltra—sensitiveGasSensorofMesoporousSn02NanomaterialAThesisSubmittediIlPanialFulfillmemoftheRequ打ememsFortheM．sDe盯ee讷condensedM哦terP坶sicsByⅪaoyuanFengPostgraduateProgramCoUegeofPhysicalScienceandTechnologyCentralChinaNo瑚alUniv

2、e体i毋Supervisor：XiIltangHuangAcademicTitle：Professorsign～业等HjApproVedMay．2013⑨硕士学位论文MASTER‘STHESIS华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。作者签名：均心咏日期：加侈年J月}8日学位论文版权使用授权书学位论文作者完全

3、了解华中师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华中师范大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密，在——年解密后适用本非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：·自奇曙、日期：加l弓年r月如日导师签名：日期：加谚年J月踢日本人已经认真阅读“CALIS高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的学

4、位论文提交“CALIS高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程"中的规定享受相关权益。作者签名：溺日期：硼J弓年j⑧硕士学位论文MASTER’STHESIS摘要氧化锡(Sn02)是一种宽禁带n型半导体材料，室温下禁带宽度为3．67eV，具有良好的化学稳定性。Sn02作为一种重要的基础功能氧化物材料，被广泛应用于各个研究领域，如锂离子电池、光催化、染料敏化太阳能电池、气体传感器等。在气体传感器研究方面，sn02是研究历史最长的半导体金属氧化物之一。纳米材料出现以后，Sn02材料在传感器领域的研究有了新的内容和意义。随着Sn02材料的各种形貌的纳米结构相继被制备出来，气体传

5、感器的灵敏度、选择性、响应和恢复速度等传感性能不断被提高。本文综述了气体传感器材料，特别是纳米材料的研究概况和研究进展。提高气体传感器灵敏度可以通过两种途径：一种是制备一维纳米结构，这是利用一维结构优良的电子传导能力；另一种是制备多孔纳米结构，这是利用多孔结构在气体吸附和扩散能力方面表现出的优势。本课题提出了一种新颖、简单的合成方法以制备中孔Sn02纳米材料，命名为碳辅助合成法。该方法以葡萄糖作为辅助碳源加入前驱体溶液中，通过一步水热反应，先在Sn02表面包覆碳层，再经过后续的两步退火处理原位固定和去除碳层，即可制备出孔性良好的中孔纳米材料。并且，通过改变前驱体溶液中葡萄糖浓度

6、，可以调节最后制得的材料的孔径大小。本课题制备了三种孔径大小的S1102纳米材料，孔径大小分别为4．1衄，6．1眦和8．0m。我们将制备的三种中孔纳米材料分别进行了气体传感性能测试。三种材料均对乙醇(C2H50H)气体表现出超高灵敏度的气敏特性，最低探测极限低达50ppb(1ppb=10母)，并且具有理想的响应恢复速度(5s和20s)。同时，三种中孔纳米材料均表现出规律的“基线漂移”现象，这是由所制备纳米材料具有的网状中孔纳米结构导致的。通过透射电镜、氮气吸附．脱附、X射线衍射、X射线光电子能谱等检测手段，我们对材料结构进行了详细表征。材料具有的网状中孔纳米结构表现出过强的气体

7、吸附能力，导致测试完毕后气体的脱附变得困难，由此表现为“基线漂移”现象。也正是由于这种网状中孔结构，材料才可以获得超低的探测极限。本文提出的碳辅助合成法提供了一种合成孔径可调的多孔纳米结构的新途径。相比于其他合成方法，本方法不需要复杂的实验条件和较高的成本即可大量制备高质量的中孔材料，在多孔功能纳米材料的合成领域展示了广阔的应用前景。关键词：碳辅助合成；Sn02；网状中孔纳米结构；气体传感器⑧硕士学位论文MASTER’STHESISAbstract][hloxide(Sn02)isan一够p