纳米花/棒SnO2的水热法制备及其气敏性
2021-06-24谌建平林东宝潘海波沈水发
谌建平,张 旭,林东宝,潘海波,沈水发
(福州大学 化学学院,福州 350108)
随着生产的发展和人们生活水平的提高,有毒、有害、爆炸性气体物质的使用种类和产生概率日益增大,因此对环境气体进行有效的监测、报警已成为迫切需要解决的问题[1-2]。作为一种重要的金属氧化物半导体功能材料,SnO2在气敏传感器[3-4]、锂电池[5]、光催化剂[6]、太阳能电池[7]等领域有着广阔的应用前景。SnO2气敏传感器于1962年由日本的田口尚义等制备并在1968年投入市场,是最早实用化也是目前最重要的半导体金属氧化物气敏材料[8]。SnO2气敏材料的性能改进仍然是目前气敏材料的研发重点之一,除了掺杂[9]外,纳米化和形貌调控也是改善SnO2气敏材料性能的重要手段[10],一方面可以获得高比表面积和丰富的气体扩散通道,另一方面是可以实现特定的高活性晶面的暴露,从而提高材料的气敏性。迄今为止,各种形貌的SnO2纳米结构陆续被制备出来,包括纳米线(纳米棒)[11-14]、纳米管[15-16]、纳米片[17-18]、纳米带[19-20],以及纳米花[21]、球状[22-23]等3D多级结构。研究表明,控制制备具有特定形貌的SnO2纳米结构可显著提高其气敏性。Jia等[15]以亚麻为模板制备了多级纳米管/多孔结构材料,由于具有高比表面积和气体扩散通道,表现出高气敏活性,在130 ℃下对50×10-6甲醛的灵敏度达87.9。Choi等[17]利用SnF2的强迫水解在平面气敏基底上制备了(101)晶面暴露的SnO2纳米片,由于(101)晶面上大量的氧空位形成使其对高HOMO(highest occupied molecular orbital)能带的烯烃类气体的检测选择性显著增强。本工作采用水热法在预引入SnO2晶种的FTO导电玻璃上制备一种新颖的纳米花/棒SnO2多级结构,并对其进行形貌和结构表征,研究工艺条件对产物形貌的影响,测试材料的气敏性能。……
