研究目的
通过简便的一锅水热法对氧化锌纳米线基气体传感器进行贵金属功能化修饰,以研究其增强的二氧化氮传感性能。
研究成果
简便的一锅水热法成功合成了具有增强NO?传感性能的Au-ZNWs复合材料。1 mol% Au-ZNWs展现出最佳性能,具有高响应度、快速的响应/恢复时间以及良好的选择性。性能提升源于金纳米颗粒的电子和化学敏化作用。这为通过贵金属功能化提升气体传感器性能提供了一种简便方法。
研究不足
该研究仅限于二氧化氮气体检测,未对其他气体进行广泛测试。金纳米颗粒在高浓度下易团聚,从而降低有效性。工作温度范围为50-250°C,超出此范围性能可能有所变化。若未经进一步优化,该方法可能不适用于工业规?;τ?。
1:实验设计与方法选择:
采用简便的一锅水热法合成了不同金浓度的氧化锌纳米线(ZNWs)及氧化锌纳米线/金纳米颗粒复合物(Au-ZNWs)。该方法包括在140°C下进行12小时水热反应,随后在400°C下退火4小时。表征技术包括XRD、SEM、TEM、XPS和FTIR。气体传感测量采用WS-30A气体传感测试系统的稳态气体分布法进行。
2:样品选择与数据来源:
样品包括纯ZNWs及金浓度为1、2和5 mol%的Au-ZNWs。所用化学品为氯化锌(ZnCl2)、无水碳酸钠(Na2CO3)和氯金酸(HAuCl4·4H2O),均为分析纯级。
3:2和5 mol%的Au-ZNWs。所用化学品为氯化锌(ZnCl2)、无水碳酸钠(Na2CO3)和氯金酸(HAuCl4·4H2O),均为分析纯级。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜、电子烘箱、X射线衍射仪(PANalytical X'Pert Pro)、场发射扫描电子显微镜(ZEISS Ultra Plus)、透射电子显微镜(JEOL 2100)、XPS光谱仪(EscaLab 250Xi)、FTIR分光光度计(NICOLET 380)以及WS-30A气体传感测试系统(炜盛电子科技有限公司)。材料包括ZnCl2、Na2CO3、HAuCl4·4H2O、去离子水、乙醇、氧化铝管、金电极、铂丝、镍铬合金线圈。
4:0)、XPS光谱仪(EscaLab 250Xi)、FTIR分光光度计(NICOLET 380)以及WS-30A气体传感测试系统(炜盛电子科技有限公司)。材料包括ZnClNa2COHAuCl4·4H2O、去离子水、乙醇、氧化铝管、金电极、铂丝、镍铬合金线圈。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:合成过程包括将ZnCl2和Na2CO3溶解于去离子水中,转移至高压釜,在140°C下加热12小时,过滤、洗涤、干燥。对于Au-ZNWs,加入HAuCl4溶液,调节pH至7,混合后进行相同的水热过程。气体传感器通过将样品浆料涂覆在传感电极上,与加热器组装,干燥并在350°C下退火12小时制成。传感测量包括在空气和气体中测试电阻,对氧化性气体的响应定义为Rg/Ra。
5:数据分析方法:
使用XRD分析相结构,SEM和TEM分析形貌,XPS分析化学成分,FTIR分析官能团。气体传感数据使用WS-30A系统软件分析响应、响应时间、恢复时间和选择性。
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X-ray diffractometer
X'Pert Pro
PANalytical
Analyze the phase structure of samples
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Field emission scanning electron microscope
Ultra Plus
ZEISS
Observe morphology and size of samples
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Transmission electron microscope
2100
JEOL
Investigate microstructure of samples
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XPS spectrometer
EscaLab 250Xi
Examine chemical composition
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FTIR spectrophotometer
NICOLET 380
Determine FTIR spectra
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Gas sensing test system
WS-30A
Winsen Electronics Technology Co., Ltd
Perform gas sensing measurements
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Autoclave
Used for hydrothermal synthesis
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Electronic oven
Used for heating during synthesis and drying
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