氧化铁修饰钒氧化物纳米管的制备及气敏性能研究

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1、中文摘要一维纳米材料由予具有显著的各向异性结构和量子限域效应孳

2、起广大学者的研究兴趣。钒氧化物霸米管在毫化学、光学、电学性能方面的研究邑得到广泛的开展，但是钒氯化物纳米管在气敏材料上的应用还未见报道。本论文采用流变相嬲组装的方法制备了钒氧化物纳米管并用氧化铁对钒氧化物纳米管进行了修饰，嗣时研究了它们的气敏性熊，褥到主要结论如下：(1>铡备擞了长度在3-8辫n，舞径麓60～150nto，内径为20nm左右，屡间距为3．2nm的钒氧化物纳米管。合成的锇氧化物纳米管在230。C对50ppm浓度的乙醇气体有响应，灵敏度为1．1l。随着温度的升高和乙醇气体浓

3、度的增加，钒氧化物纳米管的灵敏度不断增玉器，在270℃对1000ppm浓度的乙醇气体灵敏度为l+67。330℃时对1000ppm浓度的乙醇气体灵敏度上升到了2．28。(2)在80％浓度的乙醇作溶剂，180℃反应湿度下采用氧化铁对钒氧化物纳米篱进行了表甏修馋，钒氧化物纳米管表筒存在的氧化铁颗粒直径大约为15nln。蕊在230℃对10ppm浓度的乙醇气体有响应，灵敏度为l。l。270℃对{000ppm浓度的乙醇气体灵敏度为2．0，330℃对1000ppm浓度的乙醇气体灵敏度为3．4，270℃对lOppm浓度的乙醇气体响应时间力15s。产物气敏性能眈钒氧

4、化物纳米管有较大提高。(3)加入30mg柠檬酸和0．15mmol硝酸铁，以去离予水作溶剂在180℃制备如的氧化铁修饰钒氧化物纳米管表面，发现钒氧化物纳米管不仅有分敞的氧化铁颗粒，还有连续的厚度为40hm的连续氧化铁层。其在190℃对lOppm浓度的乙醇气体有响应，并且在270℃对1000ppm浓度的乙醇气体灵敏度为4．辱，330℃对1000ppm浓度的乙醇气体灵敏度达到了最大值7．4。在270℃时对lOppm浓度的乙醇气体的响应时间为20s，虽然响应时闻有所增加，健综合气敏

5、羧能得到提高。(毒)氧化铁修馋钒氧化物纳米管改善气敏洼能能枧理表明，纳米管

6、表面在空气气氛中很容易吸附到空气中的氧并与材料交换电子形成02一、022-和02_，从磷在钒氧化物纳米管表面形成空闻电荷耗尽层，使钒氧化物纳米管中电子减少，表面势垒升嵩，元件的电隰增大。当通入乙醇气体时，乙醇分子麓与器件表露酶氧负离子发生反应，氧负离子之前俘获的电子会重新释放回元件内部，钒氧化物纳米管中电子增加，表面势垒减小，元件的电导率增大。在乙醇气氛中，部分Fe3+还原为Fe2+提高了材料瓣电导率，进一步提高了纳米管的气敏性能。关键词：钒氧化物纳米管，氧化铁，修饰，气敏性能AbstractInrecentyears，greatattention

7、shasbeenfocusedononedimentionalnanostructuredmaterialsduetotheirsurprisingphysicalandchemicalproperties．弧epropertyofvanadiumoxidenanotubesinelectrochemistry,optics，electricityhadbeenstudiedwidely．Buttheapplicationofvanadiumoxidenanotubesingassensorwasnotrevealed，Inthepresenwor

8、k，vanadiumoxidenanotubesweresuccessfullyassenbledbyrheologicalself-assemblingmethods，thenmodifiedthemwithFe203．弧egassensingpropertyandmechanismofvanadiumoxidenanotubesandFe203modifiedvanadiumoxidenanotubeswerestudied。Tkmainconclusionsareasfollows：1．neobtmnedvanadiumoxidenanotu

9、beswere2—69minlength．theouterdiameterwas60M50urn，theinnerdiameterwas20～30nmandthelayereddistancewasabout3．2nil3．Thenanotubesofferedgoodgassensitivitytowardsethanolgasandthelowestdetectinglimitforethanolgasisabout50ppmat230℃．thesensitivityincreasedgradually谢ththeincreasingofgas

10、concentrationandoperatingtemperature。霹镌sensitivityto1000ppmto