ZnO掺杂的SnO2纳米纤维的制备、表征及气敏机理.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)AprilActa．一Chim．Sin．2014，30(4)，781-788781[Article]doi：l0．3866／PKU．WHXB201402191www．whxb．pku．edu．cnZnO掺杂的SnO2纳米纤维的制备、表征及气敏机理唐伟’王兢姚朋军杜海英。孙炎辉。(大连理工大学电子科学与技术学院，辽宁大连l16023；沈阳师范大学教育技术学院，沈阳110000；大连民族学院机电信息工程学院，辽宁大连116600)摘要：以二水氯化亚锡(SnCI·2HO)为盐原料，采用静电纺

2、丝的方法制备了SnO纳米纤维．为了研究ZnO掺杂对SnO形貌、结构及化学成分的影响，分别制备了不同含量ZnO掺杂的SnOJZn0复合材料．利用热重．差热分析(TG．DTA)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪、扫描电镜(SEM)及能量色散X射线(EDX)光谱对材料的结晶学特性及微结构进行了表征．制备的Sn021ZnO复合材料是由纳米量级的小颗粒构成的分级结构材料．ZnO含量不同，对应的SnO亿nO复合材料结构不同．表征结果表明ZnO的掺杂量对SnO材料的形貌及结构均起着重要作用．将制备的不同ZnO含量的SnO亿n

3、O复合材料进行气敏测试，测试结果表明，Sn：Zn摩尔比为1：1制作的气敏元件对甲醇的灵敏度优于其它摩尔比的气敏元件．讨论了SnO／ZnO复合材料气敏元件的敏感机理．同时针对Sn：Zn摩尔比为1：1时表现出最好的气敏响应，分析了其原因，包括Zn的替位式掺杂行为、ZnO的催化作用、过量ZnO对SnO生长的抑制作用以及SnO与ZnO晶粒界面处的异质结．关键词：静电纺丝：复合纳米纤维；气体传感器：甲醇：异质结中图分类号：0649；O641：0642Preparation，CharacterizationandGasSensingMechan

4、ismofZnO-DopedSnO=NanofibersTANGWei’WANGJing’’YAOPeng-Jun’DUHai-Ying’，。SUNY_an-Hui’_。(。SchoolofElectronicScienceandTechnology,DalianUniversityofTechnology,Dalian116023，LiaoningProvince,PR．China；SchoolofEducationalTechnology,ShenyangNormalUniversity,Shenyang110000,PR．Ch

5、ina；CollegeofElectromechanical＆InformationEngineering,DalianNationalitiesUniversity,Dalian116600,LiaoningProvince,PR．China1Abstract：Sn02nanofiberswerefabricatedbyelectrospinning。usingSnCI2·2H2Oastherawmateria1．The{nfluencesofZn0dopingonthemorphologies，structures，andcom

6、positionsoftheSnO2nanofiberswerestudiedbyintroducingdiferentamountsofZnOintotheSnO2．ThecrystallographyandmicrostructuresofthesynthesizedSnO2／ZnOcompositenanofiberswithdiferentmolarratiosofSntoZnwereinvestigatedusingthermogravimetric／differentialthermalanalysis(TG—DTA)，

7、X-raydi仟raction(XRD)，Fourier—transforminfrared(FTIR)spectroscopy，scanningelectronmicroscopy(SEM)，andenergydispersiveX．ray(EDX)spectroscopy．TheobtainedSnO2／Zn0compositenanofiberswithdiferentZnOcontentshadhollowhierarchicalstructurescomposedofnanocrystals．Diferentamounts

8、ofZn0gavediferentstructures．ThecharacterizationresultsshowedthattheintroductionofZnOintoSnO2playedanimportantroleinth