室温下富氧空位In2O3微管的制备及其Cl2气敏性能研究

TP212; Cl2作为消毒剂重要的工业原料,在当前疫情肆虐的情况下其需求量日益增大,而Cl2是一种有毒气体,常见的金属氧化物半导体气敏材料对低浓度Cl2响应低,因此开发对微量泄露灵敏的Cl2传感材料具有重要意义.采用一种简便的NaBH4还原方法,对脱脂棉模板法合成的In2 O3微管材料进行处理,在室温条件下成功制备了具有丰富氧空位浓度的In2 O3微管材料.利用XRD、SEM、XPS和EPR表征手段,考察了该方法对其晶体结构、微观形貌和氧空位的影响,结果表明,该方法只提高In2 O3材料中的氧空位浓度而不对晶体结构和微观形貌产生影响.由气敏性能测试结果可知,NaBH4处理后的In2 O3微管...

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Published in功能材料 Vol. 53; no. 6; pp. 6151 - 6176
Main Authors 马江微, 李怡敏, 朱亚武, 雍辉, 崔燕, 孙志刚, 胡季帆
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 太原科技大学 材料科学与工程学院,太原 030024 30.06.2022
Subjects
Cl2
气体传感器
NaBH4
In2O3
氧空位
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ISSN1001-9731
DOI10.3969/j.issn.1001-9731.2022.06.021

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Summary:TP212; Cl2作为消毒剂重要的工业原料,在当前疫情肆虐的情况下其需求量日益增大,而Cl2是一种有毒气体,常见的金属氧化物半导体气敏材料对低浓度Cl2响应低,因此开发对微量泄露灵敏的Cl2传感材料具有重要意义.采用一种简便的NaBH4还原方法,对脱脂棉模板法合成的In2 O3微管材料进行处理,在室温条件下成功制备了具有丰富氧空位浓度的In2 O3微管材料.利用XRD、SEM、XPS和EPR表征手段,考察了该方法对其晶体结构、微观形貌和氧空位的影响,结果表明,该方法只提高In2 O3材料中的氧空位浓度而不对晶体结构和微观形貌产生影响.由气敏性能测试结果可知,NaBH4处理后的In2 O3微管比未处理的In2 O3微管对相同低浓度Cl2的响应值提高了约13倍.由此可见,表面氧空位对Cl2气敏性能起着重要作用.通过气敏机理分析,Cl2主要是直接吸附于材料表面和吸附在材料表面的氧空位上.由于NaBH4处理后In2 O3微管比未处理的In2 O3微管氧空位多,因此富氧空位的In2 O3微管对低浓度Cl2表现出了优异的灵敏度.
ISSN:1001-9731
DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2022.06.021