PdO, Au, CdO修饰SnO2纳米纤维的制备及其气敏特性

doi:10.3866/PKU.WHXB201508241

物理化学学报 >> 2015, Vol. 31 >> Issue (10): 1997-2004.doi: 10.3866/PKU.WHXB201508241

PdO, Au, CdO修饰SnO₂纳米纤维的制备及其气敏特性

胡瑞金,王兢*(),朱慧超

大连理工大学电子科学与技术学院,辽宁大连116023

收稿日期:2015-05-25 发布日期:2015-10-10
通讯作者: 王兢 E-mail:wangjing@dlut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(61176068, 61131004, 61107028)

Preparation and Gas Sensing Properties of PdO, Au, CdO Coatings on SnO₂ Nanofibers

Rui-Jin. HU,Jing. WANG*(),Hui-Chao. ZHU

School of Electronic Science and Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116023, Liaoning Province, P. R. China

Received:2015-05-25 Published:2015-10-10
Contact: Jing. WANG E-mail:wangjing@dlut.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(61176068, 61131004, 61107028)

摘要/Abstract

摘要：

采用静电纺丝的方法制备了SnO₂纳米纤维,并分别用PdO、Au、CdO对该纳米纤维材料进行表面修饰.用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDX)、X射线光电子能谱(XPS)分析、Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积测试对材料进行表征.修饰前后, SnO₂纳米纤维都是由约15 nm的纳米颗粒构成的直径约为200 nm的多级结构材料.采用静态测试系统对纯SnO₂及不同物质修饰的SnO₂的气敏特性进行测试,结果表明,未修饰的SnO₂纳米纤维气敏元件对甲醛具有较好的响应.修饰后的SnO₂材料的气敏特性都有明显的改善. CdO修饰的SnO₂气敏元件对甲醛的响应值最高,且响应恢复时间短,选择性好. Au修饰的SnO₂气敏元件对甲醛响应的最佳工作温度从300 ℃降到了200 ℃.经PdO修饰后, SnO₂纳米纤维对甲苯的响应值变得最高.初步分析了经过修饰的SnO₂气敏材料的敏感机理.

关键词: 气体传感器, SnO₂, 修饰, 静电纺丝, 气敏机理

Abstract:

SnO₂ nanofibers fabricated by electrospinning were coated with PdO, Au, and CdO. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectrometry (EDX), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) tests were used to characterize the nanofibers. The diameters of bare and coated SnO₂ nanofibers were approximately 200 nm, and had 15-nm diameter grains. The gas-sensing properties of all the nanofibers were characterized under static gas conditions. The results indicated that the bare SnO₂ nanofibers were sensitive to formaldehyde; however the sensitivity of the coated nanofibers was better. In particular, the CdO-coated SnO₂ exhibited the highest sensitivity to formaldehyde, the shortest response and recovery times, and good selectivity. The operating temperature of the Au-coated SnO₂ decreased from 300 to 200 ℃, while the PdO-coated SnO₂ exhibited the highest sensitivity to toluene. The sensing mechanism of the coated SnO₂ nanofibers was investigated.

Key words: Gas sensor, SnO₂, Coating, Electrospinning, Gas sensing mechanism

胡瑞金,王兢,朱慧超. PdO, Au, CdO修饰SnO₂纳米纤维的制备及其气敏特性[J]. 物理化学学报, 2015, 31(10), 1997-2004. doi: 10.3866/PKU.WHXB201508241

Rui-Jin. HU,Jing. WANG,Hui-Chao. ZHU. Preparation and Gas Sensing Properties of PdO, Au, CdO Coatings on SnO₂ Nanofibers[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31(10), 1997-2004. doi: 10.3866/PKU.WHXB201508241

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201508241

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2015/V31/I10/1997

参考文献

1	Xu J. Q. ; Jia X. H. ; Lou X. D. ; Xi G. X. ; Han J. J. ; Gao Q. H. Sens. Actuator B-Chem 2007, 120, 694.
2	Sun P. ; Zhou X. ; Wang C. ; Wang B. ; Xu X. ; Lu G. Sens. Actuator B-Chem 2014, 190, 32.
3	Katoch A. ; Byun J. H. ; Choi S. W. ; Kim S. S. Sens. Actuator B-Chem 2014, 202, 38.
4	Khoang N. D. ; Trung D. D. ; Van D. N. ; Hoa N. D. ; Van H. N. Sens. Actuator B-Chem 2012, 174, 594.
5	Lin Q. ; Li Y. ; Yang M. Sens. Actuator B-Chem 2012, 173, 139.
6	Sun P. ; Wang C. ; Zhou X. ; Cheng P. ; Shimanoe K. ; Lu G. ; Yamazoe N. Sens. Actuator B-Chem 2014, 193, 616.
7	Mohanapriya P. ; Segawa H. ; Watanabe K. ; Watanabe K. ; Samitsu S. ; Natarajan T. S. ; Jaya N. V. ; Ohashi N. Sens. Actuator B-Chem 2013, 188, 872.
8	Kaur J. ; Vankar V. D. ; Bhatnagar M. C. Thin Solid Films 2010, 518, 3982.
9	Guan Y. ; Wang D. ; Zhou X. ; Sun P. ; Wang H. ; Ma J. ; Lu G. Sens. Actuator B-Chem 2014, 191, 45.
10	Zheng Y. ; Wang J. ; Yao P. Sens. Actuator B-Chem 2011, 156, 723.
11	Zhang F. H. ; Wang X. H. ; Dong J. P. ; Qin N. ; Xu J. Q. Sens. Actuator B-Chem 2013, 186, 126.
12	Hwang I. S. ; Choi J. K. ; Woo H. S. ; Kim S. J. ; Jung S. ; Seong T. Y. ; Kim I. D. ; Lee J. H. ACS Appl. Mater. Inter 2011, 3, 3140.
13	Zheng K. B. ; Li J. L. ; Shen H. T. ; Sun D. L. ; Chen G. R. Acta Phys. -Chim. Sin 2008, 24, 1080.
13	郑凯波; 李静雷; 沈浩颋; 孙大林; 陈国荣. 物理化学学报, 2008, 24, 1080.
14	Chen P. P. ; Wang J. ; Zhang C. L. ; Hao Y. W. ; Du H. Y. Acta Phys. -Chim. Sin 2013, 29, 1827.
14	陈鹏鹏; 王兢; 张春丽; 郝育闻; 杜海英. 物理化学学报, 2013, 29, 1827.
15	Zhao M. ; Wang J. X. ; Feng C. H. ; Zou B. ; Chen C. ; Wang Z. Y. ; Wu F. Q. ; Zou L. H. Acta Phys. -Chim. Sin 2007, 23, 1003.
15	赵萌; 王金兴; 冯彩慧; 邹博; 陈骋; 王竹仪; 吴凤清; 邹乐辉. 物理化学学报, 2007, 23, 1003.
16	Jin C. ; Kim H. ; An S. ; Lee C. Ceram. Int 2012, 38, 5973.
17	Jain G. H. ; Patil L. A. ; Wagh M. S. ; Patil D. R. ; Patil S. A. ; Amalnerkar D. P. Sens. Actuator B-Chem 2006, 117, 159.
18	He J. Q. ; Yin J. ; Liu D. ; Zhang L. X. ; Cai F. S. ; Bie L. J. Sens. Actuator B-Chem 2013, 182, 170.
19	Cao H. Q. ; Zhu M. F. ; Li Y. G. J. Solid State Chem 2006, 179, 1208.
20	Vuong N. M. ; Hieu N. M. ; Hieu H.. ; Yi H. ; Kim D. ; Han Y. S. ; Kim M. Sens. Actuator B-Chem 2014, 192, 327.
21	Liang Y. C. ; Liao W. K. ; Deng X. S. J. Alloy. Compd 2014, 599, 87.
22	Wang B. ; Zheng Z. Q. ; Zhu L. F. ; Yang Y. H. ; Wu H. Y. Sens. Actuator B-Chem 2014, 195, 549.
23	Zheng W. ; Lu X. ; Wang W. ; Li Z. ; Zhang H. ; Wang Z. ; Xu X. ; Li S. ; Wang C. J. Colloid Interface Sci 2009, 338, 366.
24	Sun L. ; Li J. ; Wang C. ; Li S. ; Lai Y. ; Chen H. ; Lin C. J. Hazard. Mater 2009, 171, 1045.
25	Liu X. ; Zhang J. ; Yang T. ; Guo X. ; Wu S. ; Wang S. Sens. Actuator B-Chem 2011, 156, 91.
26	Vaishnav V. S. ; Patel S. G. ; Panchal J. N. Sens. Actuator B-Chem 2015, 210, 165.
27	Kolmakov A. ; Klenov D. O. ; Lilach Y. ; Stemmer S. ; Moskovits M. Nano Letters 2005, 5, 667.
28	Wang L. ; Kang Y. ; Wang Y. ; Zhu B. ; Zhang S. ; Huang W. ; Wang S. Mat. Sci. Eng. C 2012, 32, 2079.

[1]	卢尔君, 陶俊乾, 阳灿, 侯乙东, 张金水, 王心晨, 付贤智. 碳包覆Pd/TiO₂光催化产氢协同胺类选择性氧化合成亚胺[J]. 物理化学学报, 2023, 39(4): 2211029 -0 .
[2]	常建桥, 许慧敏, 谢文菁, 张洋, 祁玲, 范楼珍, 李勇. 用于高灵敏快速核酸检测的荧光碳点[J]. 物理化学学报, 2023, 39(12): 2301034 - .
[3]	孙轲, 赵永青, 殷杰, 靳晶, 刘翰文, 席聘贤. 有机配体表面改性NiCo₂O₄纳米线用于水全分解[J]. 物理化学学报, 2022, 38(6): 2107005 - .
[4]	刘弘禹, 孟钢, 邓赞红, 李蒙, 常鋆青, 代甜甜, 方晓东. VOCs分子的半导体型传感器识别检测研究进展[J]. 物理化学学报, 2022, 38(5): 2008018 - .
[5]	姜美慧, 盛利志, 王超, 江丽丽, 范壮军. 超级电容器用石墨烯薄膜：制备、基元结构及表面调控[J]. 物理化学学报, 2022, 38(2): 2012085 - .
[6]	尚念泽, 程熠, 敖申, 姑力米热, 李梦文, 王晓愚, 洪浩, 李泽晖, 张晓艳, 符汪洋, 刘开辉, 刘忠范. 基于石墨烯光子晶体光纤的流体传感器[J]. 物理化学学报, 2022, 38(12): 2108041 - .
[7]	陈宇新, 王丽君, 姚志波, 郝磊端, 谭心怡, Masa Justus, Robertson Alex W., 孙振宇. 单原子配位结构及与载体相互作用的调控用于二氧化碳电催化还原[J]. 物理化学学报, 2022, 38(11): 2207024 -0 .
[8]	王云飞, 刘建华, 于美, 钟锦岩, 周琪森, 邱俊明, 张晓亮. SnO₂表面卤化提高钙钛矿太阳能电池光伏性能[J]. 物理化学学报, 2021, 37(3): 2006030 - .
[9]	王晗, 安汉文, 单红梅, 赵雷, 王家钧. 全固态电池界面的研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(11): 2007070 - .
[10]	蔡明俐, 姚柳, 靳俊, 温兆银. 水溶液法原位构建ZnO亲锂层稳定锂-石榴石电解质界面[J]. 物理化学学报, 2021, 37(1): 2009006 - .
[11]	田地,卢晓峰,李闱墨,李悦,王策. 静电纺纳米纤维基超级电容器无粘合剂电极材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(2): 1904056 - .
[12]	谢凡, 奚野, 徐庆达, 刘景全. 面向脑机接口的犹他神经电极技术[J]. 物理化学学报, 2020, 36(12): 2003014 - .
[13]	郭锦成,林燕芬,田娜,孙世刚. Ru修饰Pd二十四面体纳米晶的合成及其甲醇电催化氧化性能[J]. 物理化学学报, 2019, 35(7): 749 -754 .
[14]	连孟水,王雅莉,赵明全,李倩倩,翁维正,夏文生,万惠霖. Ni/SiO₂在甲烷部分氧化反应中的稳定性：W修饰的影响[J]. 物理化学学报, 2019, 35(6): 607 -615 .
[15]	张书山,周剑章,吴德印,田中群. Ag纳米粒子修饰光纤探针在等离激元催化反应中的应用[J]. 物理化学学报, 2019, 35(3): 307 -316 .

PdO, Au, CdO修饰SnO₂纳米纤维的制备及其气敏特性

Preparation and Gas Sensing Properties of PdO, Au, CdO Coatings on SnO₂ Nanofibers

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0