二氧化锡包覆多壁碳纳米管的室温氢敏性能

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1、万方数据第25卷第3期2010年6月新型炭材料NEWCARBoNMATER【ALSV01．25No．3Jun．2010文章编号：1007—8827(2010)03-0218-07二氧化锡包覆多壁碳纳米管的室温氨敏性能孙雪1，方海涛2，余慧龙2，储一2，张宝友2，杜金红3，王大伟3，李峰3，王福平1(1．哈尔滨丁业大学理学院，黑龙江哈尔滨150001；2．哈尔滨T．qk大学材料科学与T程学院，黑龙江哈尔滨150001；3，中国科学院金属研究所沈阳材料科学同家(联合)实验室，辽宁沈阳110016)摘要：采用SnCl2溶液法制备二氧化锡包覆多壁碳纳米管(Sn

2、02coatedmulti-wallcarbonnanotubes，Sn02／MWCNTs)，研究了SnO：／MWCNTs的窄温氢敏性能。SEM和TEM形貌观察表明：粒径5am的Sn02均匀包覆在MWCNTs表面，并形成连续的包覆层。氢敏性能测试表明：SnO：／MWCNTs材料具有宅温氢敏性能，可以实现体积浓度0．01％氢气的检测。在对0．1％氢／氩混合气的室温氖敏测试中发现，当通入空气后出现电流反向波动的现象，这是由于空气中的o：与样品周嗣的H：生成H：O并吸附在SnO：表面，降低了SnO：／MWCNTs的电阻，随后由于0：的竞争吸附，H：o又脱附所

3、导致。这一电流反向波动现象暗示SnO：／MWCNTs具有室温湿敏性能。关键词：二氧化锡；包覆；多壁碳纳米管；氢敏性能中图分类号：TB333文献标识码：A11前言性能。日IJ舌仕日医。多壁碳纳米管(Multi—wallcarbonnanotubes，MWCNTs)具有独特的准一维纳米结构、良好的导电性和化学稳定性。功能金属氧化物纳米颗粒沉积在碳纳米管表面形成的纳米复合结构，可以避免氧化物纳米颗粒团聚，提高氧化物纳米颗粒的表观电导率。近年来，各种功能金属氧化物纳米颗粒(如SnO，【¨9j，SnOt驯。TiO，[2l-22

4、，ZnOt23-zq。Mn02f2

5、5．拍]，Ru02【27_28

6、，C0304[29]，Eu203【驯，V205【31

7、，Zr02【32】，Cu20【333)包覆碳纳米管受到了广泛关注。特别是由于SnO：的多重功能性，使得SnO：包覆碳纳米管(SnO：／MWNNTs)成为研究热点。SnO，／MWCNTs在气体传感器【l引、生物传感器‘6

8、、燃料电池【7引、锂离子电池o9

9、、超级电容器¨01和有机废水降解【1¨等领域的应用研究已见报道。其巾以SnO，／MWCNTs的气敏性能研究最为活跃，研究的气体包括乙醇¨之'5I、二氧化氮‘1’4】、一氧化氮⋯、乙炔⋯、一氧化碳‘3

10、、甲烷‘3l、液化

11、石油气‘3]等。目前SnO，／MWCNTs的氢敏性能，特别是室温氢敏性能鲜有报道。为此，笔者系统研究了SnO：／MWCNTs在不同温度下(从室温到200oC)的氢敏2实验2．1Sn02／MWCNTs的制备与表征实验所用MWCNTs购买自深圳纳米港公司，MWCNTs管径25nm一40rim。采用SnCl，溶液法¨引制备Sn02／MWCNTs。首先将MWCNTs在100oC的硝酸溶液(质量分数40％)中回流处理2h，在纳米管表面形成含氧官能团，以提高MWCNTs在水溶液中的分散性。而后将100mg硝酸处理后的MWCNTs超声分散在400mL的去离子水中，加

12、入1．3mL质量分数38％的盐酸，再加入10g的SnCl2-2H：O，搅拌反应2h后，经过滤、去离子水彻底洗涤、90℃空气中干燥6h，制得SnO：／MWCNTs。Sn02／MWCNTs的物相分析用X一射线衍射仪(D／Max2400，Cu靶)完成。扫描电子显微镜(SEM，HITACHI$4700)和透射电子显微镜(TEM，JEOL2010)用于材料的形貌结构观察。2．2氢敏性能测试在石英片(5mm×15mmx2mm)表面喷金得到间隔距离为lmm的两个金电极。将SnO，／MWC一收稿日期：2007—12—10；修回日期：2008-．01-30基金项目：周家

13、f1然科学基金(50472084，50602011)，黑龙江省自然科学基金(E200517)．通讯作者：方海涛．E—mail：htfang@hit．edu．cn作者简介：孙雪(1972一)，女，黑龙江人，博J：研究生，主要从事无机非金属功能纳米材料的研究万方数据第3期孙雪等：二氧化锡包覆多壁碳纳米管的室温氢敏性能·219·NTs超声分散在乙醇中，然后滴在金电极的石英片上，反复几次，直到形成连续的SnO：／MWCNTs膜。通过导电银胶将铜线与金电极相连，铜线另一端与Solartron1287恒电位仪相连。将带有Sn02／MWC—NTs膜的石英片置于密闭的

14、石英管中，石英管内的气体切换可以通过气路控制。对于所有的氢敏测试实验，在两金电极之间施加10V