碳纳米管修饰银改性铁酸镧甲醛气敏传感器的制备和性能
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
张裕 敏 ， 林毓韬 ， 张 瑾 ， 朱忠其 ， 刘 强 ， 柳 清 菊
（ 云南大 学 云南 省 高校 纳米 材料 与技 术重 点实 验室 ， 云南 昆明 ６ ５ ０ ０ ９ １ ）
摘 要 ： 银改性铁酸镧（ Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 ） 具 有优 良的 甲
醛敏 感性 能 ， 但 尚存在 工作 温度 偏 高 、 灵 敏 度 不够 理 想 等 不足 。在 前 期研 究 的基础 上 ， 采 用碳 纳米 管 （ Ｃ ＮＴｓ ） 对其 进一 步修 饰 ， 用 溶胶 一 凝胶 法 （ ｓ ｏ ｌ — ｇ ｅ １ ） 结 合微 波化 学 法制备 了 Ｃ ＮＴ ｓ — Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 粉末 ， 研 究 了其 结 构和
气敏 性能 ， 结 果表 明 ， Ｃ ＮＴｓ — Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 粉 末均 为单 一 钙 钛 矿 结构 ， ０ ． ７ ５ Ｃ ＮＴ ｓ Ａｇ Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 在 ８ ６ ¨ Ｃ下 ， 对
１ ． ０×１ ０ 甲醛 气 体 的 灵 敏 度 为 １ ３， 响 应 恢 复 时 间 分
２ ． ２ 材 料 制 备 与 表 征
中 图 分 类 号 ： Ｘ５ ０ ２ 文 献标 识码 ： Ａ
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ Ｏ Ｏ １ － ９ ７ ３ １ ． ２ Ｏ １ ３ ． １ ４ ． ０ ０ ６
９ ５ ） 。
别为 ｌ ｌ Ｏ和 ６ ０ ｓ ， 而且 在 ５ ８ ℃下 对 １ ． ０× １ ０ 的 甲 醛 气体也 有 明显 的响应 。
所用 到 的主要 仪 器 为 ＡＥ ２ ４ ０型梅 特 勒一 托 利 多 双
量 程分 析天 平 ； ＨＪ 一 ６ Ａ 型 多头磁 力加 热搅 拌器 ； 微 波反 应器； ＵＰ系列 超声 功 率 源 ； １ ０ １ — ２型 电热 鼓 风 干燥 箱 ； Ｓ Ｒ Ｊ Ｘ ４ １ ３型高温 箱式 电炉 等 。
２ 实 验
２ ． １ 试 剂 与 仪 器
实验所 用 化学试 剂 为硝 酸镧 （ Ｌ ａ （ ＮＯ。 ） 。・ ６ Ｈ。 Ｏ，
ＡＲ ） ； 硝 酸铁 （ Ｆ ｅ （ ＮＯ ３ ） ３・ ９ Ｈ Ｏ，ＡＲ） ； 硝酸银（ Ａｇ — ＮＯ。 ， ＡＲ） ； 柠檬 酸 （ Ｃ 。 Ｈ８ Ｏ ７・Ｈ２ Ｏ，ＡＲ） ； 聚 乙二 醇 （ ＨＯ（ Ｃ Ｈｚ Ｃ Ｈｚ Ｏ） Ｈ，ＡＲ） ； 碳纳米 管 （ Ｃ 含 量 ＞
检测 出 甲醛 气体 就显 得 十分重 要 。
液， 将 溶液 放 在磁力 加热 搅拌 器上 加热 搅拌 ， 并 逐 滴加
入 ０ ． １ ｍｏ ｌ ／ Ｌ 的 Ａｇ ＮＯ 。溶 液 ， 之后在 ８ Ｏ ℃ 水 浴 下 反
应８ ｈ ； 反应 完后 陈化 １ ２ ｈ ， 将 溶 液导人 微 波反应 器 中反 应 ２ ｈ ， 然后放 人 干燥箱 ， 在 １ ５ ０ 。 Ｃ— Ｆ 干燥 直 至成 为 干凝 胶； 用研 钵将 干凝 胶碾 磨均 匀后 ， 放入 马 弗炉 中经过 一 定 温度 的热 处 理 后 得 到 Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。粉 体 ； 将 得 到 的 Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 粉体分别与 ０ ． ２ ５ Ｃ ＮＴｓ （ 质量 比 ， 下 同） 和０ ． ７ ５ Ｃ ＮＴ ｓ 混合均匀， 再 次 导人 微 波 反 应 器 中反
１ 引 言
・
材料 制备 的方 法 如 下 ： 称取一定量 的 Ｌ ａ （ ＮＯ。 ） 。
６ Ｈ ２ Ｏ和 Ｆ ｅ （ ＮＯ。 ） 。・ ９ Ｈ２ Ｏ 配 制成 ０ ． １ ｍｏ ｌ ／ Ｌ 的溶
随着 现代 工业 的发 展 ， 有毒 、 有 害气 体 的污 染 日益
严重 ， 其 中 甲醛 口 气 体造成 的污染 问题 更 为 突 出 ， 特别 是 甲醛 易挥 发 ， 所 以在 日常生 活 的室外 和 室 内环 境 中 ， 人 们很 难避 免接 触 到 甲醛 。甲醛 被美 国环 境 保护 协 会 （ Ｅ Ｐ Ａ）和世 界健 康 组 织 （ ｗＨＯ） 认 为是 一 种 有 毒 、 过 敏 性和 刺激 性 的致癌 物 ｌ ＿ ２ ］ 。室 内甲醛 等有 毒 有 害气 体 含 量超标 可 能 直 接 导 致 疾 病 甚 至 死 亡 ［ ３ ］ 。大 多 数 人 半 数 以上 的时 间需要 在室 内进 行工 作 、 学 习 和休 息 ， 室 内空气 质量 更 是关 注 的重 中之 重 。所 以 ， 快 速 准 确 地
应 ２ ｈ ， 干燥 后 即得 到 Ｃ ＮＴ ｓ改 性 Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 （ Ｃ ＮＴｓ — Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ３ ） 粉体 。
目前 ， 甲醛 的检 测 方 法 主 要 有 分 光 光 度 法 、 色 谱 法、 电化 学法 、 催化 发 光法 、 气 敏传感 器 法 ， 其 中气 敏 传 感 器 法 由于具 有灵 敏度 高 、 操作 简便 、 成 本低 而且 检测
装 置 较小 等优 点 ， 更 适 用 于 室 内空 气 中 甲醛 含 量 的监 测 。气 敏 传感 器有 很 多种 类 ， 其 中氧 化 物 半 导 体 气 敏
利用 ｘ射 线 衍 射 仪 对 材 料 进 行 结 构 分 析 表 征 。 用 旁热式 气 敏测 试 仪 检 测分 析 其 气 敏 性 能 ， 灵 敏 度 定
张裕 敏 等 ： 碳 纳 米 管 修 饰 银 改 性 铁 酸 镧 甲醛 气 敏 传 感 器 的 制 备 和 性 能
文章 编号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ４ — ２ ０ ０ ３ — ０ ３
碳 纳米 管修 饰 银 改性 铁 酸镧 甲醛 气 敏 传 感 器 的 制备 和 性 能
（ 云南大 学 云南 省 高校 纳米 材料 与技 术重 点实 验室 ， 云南 昆明 ６ ５ ０ ０ ９ １ ）
摘 要 ： 银改性铁酸镧（ Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 ） 具 有优 良的 甲
醛敏 感性 能 ， 但 尚存在 工作 温度 偏 高 、 灵 敏 度 不够 理 想 等 不足 。在 前 期研 究 的基础 上 ， 采 用碳 纳米 管 （ Ｃ ＮＴｓ ） 对其 进一 步修 饰 ， 用 溶胶 一 凝胶 法 （ ｓ ｏ ｌ — ｇ ｅ １ ） 结 合微 波化 学 法制备 了 Ｃ ＮＴ ｓ — Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 粉末 ， 研 究 了其 结 构和
气敏 性能 ， 结 果表 明 ， Ｃ ＮＴｓ — Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 粉 末均 为单 一 钙 钛 矿 结构 ， ０ ． ７ ５ Ｃ ＮＴ ｓ Ａｇ Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 在 ８ ６ ¨ Ｃ下 ， 对
１ ． ０×１ ０ 甲醛 气 体 的 灵 敏 度 为 １ ３， 响 应 恢 复 时 间 分
２ ． ２ 材 料 制 备 与 表 征
中 图 分 类 号 ： Ｘ５ ０ ２ 文 献标 识码 ： Ａ
ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ Ｏ Ｏ １ － ９ ７ ３ １ ． ２ Ｏ １ ３ ． １ ４ ． ０ ０ ６
９ ５ ） 。
别为 ｌ ｌ Ｏ和 ６ ０ ｓ ， 而且 在 ５ ８ ℃下 对 １ ． ０× １ ０ 的 甲 醛 气体也 有 明显 的响应 。
所用 到 的主要 仪 器 为 ＡＥ ２ ４ ０型梅 特 勒一 托 利 多 双
量 程分 析天 平 ； ＨＪ 一 ６ Ａ 型 多头磁 力加 热搅 拌器 ； 微 波反 应器； ＵＰ系列 超声 功 率 源 ； １ ０ １ — ２型 电热 鼓 风 干燥 箱 ； Ｓ Ｒ Ｊ Ｘ ４ １ ３型高温 箱式 电炉 等 。
２ 实 验
２ ． １ 试 剂 与 仪 器
实验所 用 化学试 剂 为硝 酸镧 （ Ｌ ａ （ ＮＯ。 ） 。・ ６ Ｈ。 Ｏ，
ＡＲ ） ； 硝 酸铁 （ Ｆ ｅ （ ＮＯ ３ ） ３・ ９ Ｈ Ｏ，ＡＲ） ； 硝酸银（ Ａｇ — ＮＯ。 ， ＡＲ） ； 柠檬 酸 （ Ｃ 。 Ｈ８ Ｏ ７・Ｈ２ Ｏ，ＡＲ） ； 聚 乙二 醇 （ ＨＯ（ Ｃ Ｈｚ Ｃ Ｈｚ Ｏ） Ｈ，ＡＲ） ； 碳纳米 管 （ Ｃ 含 量 ＞
检测 出 甲醛 气体 就显 得 十分重 要 。
液， 将 溶液 放 在磁力 加热 搅拌 器上 加热 搅拌 ， 并 逐 滴加
入 ０ ． １ ｍｏ ｌ ／ Ｌ 的 Ａｇ ＮＯ 。溶 液 ， 之后在 ８ Ｏ ℃ 水 浴 下 反
应８ ｈ ； 反应 完后 陈化 １ ２ ｈ ， 将 溶 液导人 微 波反应 器 中反 应 ２ ｈ ， 然后放 人 干燥箱 ， 在 １ ５ ０ 。 Ｃ— Ｆ 干燥 直 至成 为 干凝 胶； 用研 钵将 干凝 胶碾 磨均 匀后 ， 放入 马 弗炉 中经过 一 定 温度 的热 处 理 后 得 到 Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。粉 体 ； 将 得 到 的 Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 粉体分别与 ０ ． ２ ５ Ｃ ＮＴｓ （ 质量 比 ， 下 同） 和０ ． ７ ５ Ｃ ＮＴ ｓ 混合均匀， 再 次 导人 微 波 反 应 器 中反
１ 引 言
・
材料 制备 的方 法 如 下 ： 称取一定量 的 Ｌ ａ （ ＮＯ。 ） 。
６ Ｈ ２ Ｏ和 Ｆ ｅ （ ＮＯ。 ） 。・ ９ Ｈ２ Ｏ 配 制成 ０ ． １ ｍｏ ｌ ／ Ｌ 的溶
随着 现代 工业 的发 展 ， 有毒 、 有 害气 体 的污 染 日益
严重 ， 其 中 甲醛 口 气 体造成 的污染 问题 更 为 突 出 ， 特别 是 甲醛 易挥 发 ， 所 以在 日常生 活 的室外 和 室 内环 境 中 ， 人 们很 难避 免接 触 到 甲醛 。甲醛 被美 国环 境 保护 协 会 （ Ｅ Ｐ Ａ）和世 界健 康 组 织 （ ｗＨＯ） 认 为是 一 种 有 毒 、 过 敏 性和 刺激 性 的致癌 物 ｌ ＿ ２ ］ 。室 内甲醛 等有 毒 有 害气 体 含 量超标 可 能 直 接 导 致 疾 病 甚 至 死 亡 ［ ３ ］ 。大 多 数 人 半 数 以上 的时 间需要 在室 内进 行工 作 、 学 习 和休 息 ， 室 内空气 质量 更 是关 注 的重 中之 重 。所 以 ， 快 速 准 确 地
应 ２ ｈ ， 干燥 后 即得 到 Ｃ ＮＴ ｓ改 性 Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ。 （ Ｃ ＮＴｓ — Ａｇ — Ｌ ａ Ｆ ｅ Ｏ３ ） 粉体 。
目前 ， 甲醛 的检 测 方 法 主 要 有 分 光 光 度 法 、 色 谱 法、 电化 学法 、 催化 发 光法 、 气 敏传感 器 法 ， 其 中气 敏 传 感 器 法 由于具 有灵 敏度 高 、 操作 简便 、 成 本低 而且 检测
装 置 较小 等优 点 ， 更 适 用 于 室 内空 气 中 甲醛 含 量 的监 测 。气 敏 传感 器有 很 多种 类 ， 其 中氧 化 物 半 导 体 气 敏
利用 ｘ射 线 衍 射 仪 对 材 料 进 行 结 构 分 析 表 征 。 用 旁热式 气 敏测 试 仪 检 测分 析 其 气 敏 性 能 ， 灵 敏 度 定
张裕 敏 等 ： 碳 纳 米 管 修 饰 银 改 性 铁 酸 镧 甲醛 气 敏 传 感 器 的 制 备 和 性 能
文章 编号 ： １ ０ ０ １ — ９ ７ ３ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ ４ — ２ ０ ０ ３ — ０ ３
碳 纳米 管修 饰 银 改性 铁 酸镧 甲醛 气 敏 传 感 器 的 制备 和 性 能