發(fā)布時(shí)間：2021-08-31 21:19

　　通過(guò)簡(jiǎn)單研磨實(shí)現(xiàn)固相反應(yīng)的方法制備了納米氧化鋅材料,并利用石墨烯摻雜對(duì)氧化鋅進(jìn)行改性,研究了氧化鋅材料的氣敏性能。利用X射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）、紅外光譜儀（IR）對(duì)合成的樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌表征,考察了原料比例和石墨烯摻雜量對(duì)氧化鋅形貌和氣敏性能的影響。結(jié)果表明:合成的氧化鋅均為納米顆粒,隨著檸檬酸量增加,得到許多有氣孔的氧化鋅;石墨烯摻雜后,均得到納米顆粒的氧化鋅;氣體檢測(cè)表明,石墨烯摻雜后的氧化鋅,其最佳工作溫度由400℃降為280℃,對(duì)三乙胺表現(xiàn)出較高的選擇性;摻雜3%石墨烯的氧化鋅對(duì)濃度為0. 1 mmol/L三乙胺的響應(yīng)值（S=Ra/Rg）達(dá)到18,是摻雜前的4倍。石墨烯摻雜納米ZnO可作為檢測(cè)三乙胺氣體的新型傳感材料。 

【文章來(lái)源】：分析試驗(yàn)室. 2020,39(01)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

空氣中焙燒處理的氧化鋅(a)及石墨烯摻雜氧化鋅(b)的XRD譜圖

圖2是樣品的紅外光譜圖。所有樣品在3400～3500 cm-1處均表現(xiàn)出一個(gè)寬的吸收峰，這主要是樣品表面O-H的伸縮振動(dòng)引起的;在1060 cm-1附近的峰是C-O的伸縮振動(dòng)峰;1465～1340 cm-1附近的峰為C-H彎曲振動(dòng)峰，1400 cm-1附近的峰對(duì)應(yīng)的是石墨烯C-C骨架的振動(dòng)吸收，1620 cm-1附近的峰是C=C的拉伸振動(dòng)峰;ZnO僅在540 cm-1附近出現(xiàn)特征吸收峰[14]，上述結(jié)果分析證明石墨烯與ZnO成功復(fù)合。2.2 氧化鋅及石墨烯改性后氧化鋅的形貌

圖5a是ZnO對(duì)檢測(cè)濃度為0.1 mmol/L的三乙胺氣體的響應(yīng)值與工作溫度的關(guān)系。可以看出，改變?cè)媳壤诳諝夂偷獨(dú)庀卤簾幚碇苽涞玫降难趸\對(duì)三乙胺氣體的最佳檢測(cè)溫度均是400℃，當(dāng)溫度低于400℃時(shí)，隨著溫度升高，響應(yīng)增高，這是因?yàn)殡S著溫度升高，材料表面對(duì)氧負(fù)離子的吸附作用大于脫附作用，暴露在被測(cè)氣體中，表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)增快，降低了Rg，從而提高了靈敏度;當(dāng)溫度高于400°C時(shí)，氧負(fù)離子的解吸附作用大于氣體的吸附作用，從而增加了空氣中的電阻Ra，降低了靈敏度[16]。其中ZnO-0.6-A在400℃下對(duì)三乙胺的響應(yīng)值(S=Ra/Rg)達(dá)到36,ZnO-0.6-N僅為28。當(dāng)石墨烯摻雜樣品ZnO-0.6-N后，其最佳檢測(cè)溫度降至280℃(圖5b)，石墨摻雜量為3%時(shí)，ZnO顯示了較高的響應(yīng)，其響應(yīng)值是未摻雜ZnO在最佳溫度下響應(yīng)值的3.5倍。石墨烯改善ZnO氣敏性能的原因可能是石墨烯與ZnO之間形成了p-n異質(zhì)結(jié)，異質(zhì)界面有很多活性缺陷，這些活性缺陷會(huì)增大電子消耗區(qū)域，有利于對(duì)氣體的吸附，進(jìn)而提高靈敏度;同時(shí)，復(fù)合的石墨烯薄片有可能提供較高的表面積，從而可以促進(jìn)三乙胺氣體有效進(jìn)入ZnO表面，加快化學(xué)反應(yīng)。為了探究石墨烯摻雜氧化鋅在檢測(cè)揮發(fā)性物質(zhì)中的響應(yīng)，在280℃對(duì)濃度為0.1 mmol/L的揮發(fā)性物質(zhì)包括甲醇、乙醇、苯、甲醛、丙酮、氨氣、二甲胺、三甲胺和三乙胺進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，摻雜石墨烯后的ZnO對(duì)不同氣體的響應(yīng)值均比純Zn O有顯著的提高，相對(duì)于其他VOCs氣體，摻雜石墨烯3%的樣品3-rGO/ZnO-0.6-N對(duì)檢測(cè)三乙胺有較高的響應(yīng)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3375629