發(fā)布時間：2018-08-06 22:12

【摘要】：隨著經濟的發(fā)展與和人們對礦井瓦斯氣體爆炸、工業(yè)毒害氣體泄漏、室內空氣污染等環(huán)境安全問題的日益重視,開發(fā)高敏感性、高選擇性、高穩(wěn)定性的氣敏材料和先進氣體傳感器技術對保障國民生產和生活的安全具有極為重要的意義。介孔材料具有大的比表面積、高的孔容、可調的孔徑等諸多優(yōu)點,是一類潛在的氣敏材料,吸引了研究者廣泛的關注。本論文采用硬模板法合成了幾種不同孔結構、孔尺寸、孔壁厚度及孔壁成份的鎳基氧化物介孔材料,研究了結構參數(shù)與化學組成對其氣敏性能的影響：1、通過控制不同的水熱合成溫度,合成了一系列具有不同孔徑(5.7～9.4 nm)和比表面積的介孔氧化硅KIT-6,并以其為硬模板,采用納米澆筑路線,制備了具有不同孔壁厚度(5.1～9.4nm)的介孔氧化鎳。XRD、N2物理吸附和TEM表征結果表明,所制備的介孔氧化鎳具有高度有序的介孔結構、大的比表面積、高的孔容以及可調的介孔分布(從單介孔到雙介孔)。我們研究了其對甲醛氣體的敏感性,發(fā)現(xiàn)介孔氧化鎳的敏感度高于體相氧化鎳,在380 ppm甲醛氣體濃度下大約是體相氧化鎳的4-10倍；另外,我們發(fā)現(xiàn)介孔尺寸越大、孔壁厚度越小,其對甲醛氣體的敏感度越高,具有雙介孔分布和薄孔壁的介孔氧化鎳在最佳工作溫度300℃下對380 ppm甲醛的敏感度為20.5,高于所合成的其它介孔氧化鎳材料。2、氣敏材料的化學組成對其氣敏性能也具有重要的影響。我們以不同比例硝酸鐵與硝酸鎳(Fe/Ni=0.01～0.35)混合溶液為前驅體,40℃水熱合成的KIT-6分子篩為硬模板,采用納米澆筑路線合成了一系列的介孔復合材料。廣角XRD只檢測到氧化鎳的衍射峰表明Fe主要以離子形式進入了氧化鎳的晶格,未出現(xiàn)分離相氧化鐵。EDS表征結果表明所合成的Fe摻雜介孔氧化鎳復合材料的理論摻雜量與實際摻雜量相吻合。小角XRD和TEM表征結果表明硝酸鐵的引入影響了氧化鎳在KIT-6孔道中連續(xù)生長,隨著Fe摻雜量的增加所制備材料的介觀有序性逐漸下降。N2物理吸附測試表明所制備材料保持了大的比表面積、高的孔容以及雙介孔結構。甲醛氣體敏感性研究發(fā)現(xiàn)摻雜Fe的介孔氧化鎳對甲醛的敏感度有了顯著的提高,當Fe/Ni=0.20時,敏感度最高(在90 ppm甲醛濃度下可達554),是純介孔氧化鎳的65倍。3、進一步增加硝酸鐵與硝酸鎳混合溶液中硝酸鐵的比例(Fe/Ni-2),并提高熱處理溫度,也合成了一系列具有不同孔壁厚度的具有尖晶石結構的有序介孔NiFe204,并對其進行了小角XRD、N2物理吸附和TEM等一系列表征。我們研究了其對甲醛氣體的敏感性,測試結果表明介孔NiFe2O4對甲醛氣體具有高的敏感性(在46 ppm甲醛濃度下可達60)。
[Abstract]:With the development of economy and people's increasing attention to mine gas and gas explosion, industrial toxic gas leakage, indoor air pollution and other environmental safety problems, it is of great significance to develop Gao Min sensibility, high selectivity, high stability gas sensitive materials and advanced gas sensor technology to ensure the safety of national production and life. Mesoporous materials have many advantages, such as large specific surface area, high pore volume, adjustable aperture and so on. It is a kind of potential gas sensitive material, which attracts the attention of researchers. In this paper, several kinds of nickel based oxide mesoporous materials with different pore structure, pore size, hole wall thickness and pore wall composition have been synthesized by hard template method, and the structure parameters and chemical properties are studied. 1, a series of mesoporous silica KIT-6 with different pore size (5.7 to 9.4 nm) and specific surface area were synthesized by controlling different hydrothermal synthesis temperatures, and the Mesoporous Nickel Oxide.XRD with different thickness of the pore wall (5.1 ~ 9.4nm) was prepared with its hard template, and the physical absorption of N2 physical absorption was made. The results of TEM characterization show that the prepared mesoporous nickel oxide has a highly ordered mesoporous structure, large specific surface area, high pore volume and adjustable mesoporous distribution (from single mesoporous to double mesoporous). We studied its sensitivity to formaldehyde gas, and found that the sensitivity of Mesoporous Nickel oxide is higher than that of the bulk phase of nickel oxide in 380 ppm formaldehyde gas. The concentration is about 4-10 times that of the body phase nickel oxide. In addition, the greater the size of the mesoporous, the smaller the thickness of the pore wall, the higher the sensitivity to the formaldehyde gas. The sensitivity of the Mesoporous Nickel Oxide with a double mesoporous distribution and thin hole wall at the optimum working temperature of 300 to 380 ppm formaldehyde is 20.5, which is higher than that of the other Mesoporous Nickel oxide materials. Material.2, the chemical composition of gas sensitive materials also has an important influence on its gas sensitivity. We use different proportions of iron nitrate and nickel nitrate (Fe/Ni=0.01 ~ 0.35) mixed solution as precursors, KIT-6 molecular sieves synthesized at 40 C as hard templates, and a series of mesoporous composite materials are synthesized by nano pouring route. Wide angle XRD only detects oxygen. The diffraction peak of nickel showed that Fe entered the lattice of nickel oxide mainly in the form of ion. The result of.EDS characterization showed that the theoretical doping amount of the synthesized Fe Doped Mesoporous Nickel oxide composite was in agreement with the actual doping amount. The characterization of small angle XRD and TEM showed that the introduction of iron nitrate influenced the nickel oxide in the KIT-6 hole. The mesoscopic order of the prepared materials gradually decreased with the increase of Fe doping content. The physical adsorption test of.N2 showed that the prepared material maintained a large specific surface area, high pore volume and double mesoporous structure. The sensitivity of formaldehyde to formaldehyde was significantly improved by the study of the sensitivity of the Mesoporous Nickel oxide doped with Fe. Fe/Ni=0.20, with the highest sensitivity (up to 554 at 90 ppm formaldehyde concentration), is 65 times.3 of pure Mesoporous Nickel oxide, and further increases the proportion of iron nitrate (Fe/Ni-2) in the mixed solution of iron nitrate and nickel nitrate (Fe/Ni-2), and improves the heat treatment temperature. A series of ordered mesoporous NiFe204 with spinel structure with different thickness of the pore wall is also synthesized, and the NiFe204 is also synthesized. A series of characterization of small angle XRD, N2 physical adsorption and TEM were carried out. We studied its sensitivity to formaldehyde gas. The test results showed that mesoporous NiFe2O4 had high sensitivity to formaldehyde gas (up to 60 at 46 ppm formaldehyde concentration).
【學位授予單位】：寧夏大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.4

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 黃楠韜;;幾種重要的氣體傳感器的特性分析[J];華北科技學院學報;2009年03期

2 丁寶桐;;日松下電氣改進氣體傳感器的靈敏度[J];無機鹽工業(yè);1983年03期

3 胡奇?zhèn)?日本氣體傳感器研究新進展及對我國發(fā)展該領域的建議[J];鄭州輕工業(yè)學院學報;1994年S1期

4 李幸俊，，張偉東，邵良彬;論礦用氣體傳感器[J];鄭州輕工業(yè)學院學報;1994年S1期

5 董先明;張淑婷;羅穎;陳開平;;聚吡咯在氣體傳感器中的應用[J];材料導報;2007年01期

6 ;美國加州安裝溫室氣體傳感器塔[J];環(huán)境保護與循環(huán)經濟;2007年06期

7 李佳言;張金龍;林秋豐;曾全佑;傅龍明;;使用三氧化鎢薄膜之苯氣體傳感器[J];功能材料與器件學報;2008年02期

8 張洪憲;;光纖氣體傳感器系統(tǒng)的設計[J];重慶科技學院學報(自然科學版);2008年03期

9 王紅勤;楊修春;蔣丹宇;;電阻型半導體氣體傳感器的概況[J];陶瓷學報;2011年04期

10 ;我國在納米結構氣體傳感器研究方面取得新進展[J];功能材料信息;2012年01期

相關會議論文 前10條

1 黨恒耀;趙進宣;郭興敏;;氣體傳感器在工業(yè)中的應用[A];2010年全國冶金物理化學學術會議專輯（下冊）[C];2010年

2 萬吉高;黎鼎鑫;王錦芬;黎淑萍;秦國義;莊滇湘;;貴金屬在氣體傳感器中的應用[A];中國有色金屬學會第三屆學術會議論文集——科學技術論文部分[C];1997年

3 孟麗娜;邱成軍;左霞;;硅基微結構酞菁鋅薄膜氣體傳感器[A];中國傳感器產業(yè)發(fā)展論壇暨東北MEMS研發(fā)聯(lián)合體研討會論文集[C];2004年

4 魏廣芬;唐禎安;陳正豪;余雋;王立鼎;;微氣體傳感器的穩(wěn)定性測試研究[A];中國微米、納米技術第七屆學術會年會論文集（二）[C];2005年

5 曹廷炳;薛面起;;無溶液聚合法制備聚噻吩膜及其在氣體傳感器方面的應用[A];2007年全國高分子學術論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

6 劉志軍;;礦用氣體傳感器校驗裝置[A];中國計量協(xié)會冶金分會2009年年會論文集[C];2009年

7 王天榮;張洪泉;;α-Fe_2O_3氣體傳感器的可靠性分配[A];第六屆全國氣濕敏傳感器技術學術交流會論文集[C];2000年

8 張立春;徐開來;呂弋;侯賢燈;;基于微納米材料的催化發(fā)光氣體傳感器[A];第十六屆全國分子光譜學學術會議論文集[C];2010年

9 羅蘭;呂弋;;測定揮發(fā)性有機污染物的化學發(fā)光氣體傳感器研究[A];四川省第十一次環(huán)境監(jiān)測學術交流會論文集[C];2010年

10 漆奇;王憲輝;;新型氣體傳感器與分析設備[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第7分冊）[C];2010年

相關重要報紙文章 前6條

1 于柏林邋張兆軍;氣體傳感器技術研究獲突破[N];科技日報;2007年

2 記者 常麗君;智能氣體傳感器探測化學藥品更靈敏[N];科技日報;2012年

3 柏林;我掌握電化學氣體傳感器核心技術[N];中國化工報;2007年

4 高辰;物聯(lián)天下 傳感先行[N];人民郵電;2013年

5 本報記者 諸玲珍;物聯(lián)天下 傳感先行[N];中國電子報;2010年

6 何彪;美研制人形船用滅火機器人[N];中國國防報;2012年

相關博士學位論文 前10條

1 朱存光;TDLAS譜線畸變產生機理與校正技術研究[D];山東大學;2015年

2 劉麗;硅基微結構氣體傳感器的研制[D];吉林大學;2008年

3 魏廣芬;基于微熱板式氣體傳感器的混合氣體檢測及分析[D];大連理工大學;2006年

4 劉艷麗;低維半導體氧化物的合成及氣體傳感器的研制[D];湖南大學;2005年

5 孟凡利;基于一維納米材料的氣體傳感器及其應用研究[D];中國科學技術大學;2009年

6 鄧積微;金屬氧化物半導體氣體傳感器制作及測試分析方法研究[D];湖南大學;2015年

7 張巖;基于金屬氧化物氣體傳感器的礦井氣體檢測技術研究[D];中國礦業(yè)大學(北京);2012年

8 鐘鐵鋼;系列毒害氣體傳感器的研制及其特性研究[D];吉林大學;2010年

9 宋凱;金屬氧化物半導體氣體傳感器氣體檢測關鍵問題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

10 孫鑒波;紫外光激發(fā)型半導體氧化物氣體傳感器的研究[D];吉林大學;2012年

相關碩士學位論文 前10條

1 于婧怡;基于聚苯胺及其復合材料的QCM氣體傳感器研究[D];大連交通大學;2015年

2 申國鑫;鎳基介孔金屬氧化物的制備及其在氣體傳感器中的應用[D];寧夏大學;2015年

3 孫霞;NO_x氣體傳感器的研制[D];上海應用技術學院;2015年

4 張清錦;離散半球體電阻式氣體傳感器的研究[D];西南交通大學;2010年

5 劉志軍;新型礦用氣體傳感器檢測系統(tǒng)的研究[D];西安科技大學;2010年

6 王然;基于有機電致發(fā)光器件氣體傳感器的基礎研究[D];電子科技大學;2011年

7 王聰;微型薄膜氣體傳感器研究[D];華中科技大學;2005年

8 劉鑫;集成薄膜型氣體傳感器的研究[D];黑龍江大學;2006年

9 袁青;新型氣體傳感器的研究[D];浙江大學;2008年

10 杜玉帥;新型三維敏感電阻式半導體氣體傳感器的研究[D];西南交通大學;2011年

本文編號：2169150