研究目的
研究二氧化铱纳米颗粒修饰的多壁碳纳米管用于检测二氧化氮和氨等有害气体的特性,并探索气体传感性能的改进。
研究成果
与裸露的MWCNTs相比,IrOx-MWCNT传感器在检测NH3和NO2时展现出更高的灵敏度、稳定性和重现性,其最佳工作温度分别为NH3的100°C和NO2的150°C。该传感器对其他气体表现出低交叉敏感性,并在潮湿条件下保持良好性能。研究提出了一种涉及Ir氧化态氧化还原相互作用的气体传感机制。这种纳米材料在气体检测的实际应用中具有良好前景。
研究不足
曝光和恢复时间分别设定为30分钟和一小时,这可能导致响应结果出现悲观偏差,因为完全稳定需要更长时间。理论上的检测限(LOD)和定量限(LOQ)估计值需要通过极低浓度下的实验测量来确认。对乙醛等某些气体的交叉敏感性显示出漂移和脱敏问题。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过两步水解和酸缩合方法合成IrOx纳米颗粒,采用浸渍技术将这些纳米颗粒负载于多壁碳纳米管(MWCNTs)上,制备化学电阻型气体传感器,并运用多种技术对材料及传感器进行表征。其原理是通过纳米颗粒负载增强气体传感性能。
2:样本选择与数据来源:
功能化MWCNTs购自比利时Nanocyl S.A.公司,具有羰基和羧基官能团。气体传感测试使用经校准的NH3、NO2等气体钢瓶,这些气体以合成干燥空气为载气进行稀释。
3:NO2等气体钢瓶,这些气体以合成干燥空气为载气进行稀释。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:设备包括拉曼光谱仪(Renishaw公司)、扫描电镜(日立SU8020)、透射电镜(日立JEM-1011和Jeol 2100)、X射线光电子能谱仪(PHI 5000 VersaProbe,物理电子公司)、质量流量控制器(Bronkhorst High-Tech B.V.)、电磁阀、可控蒸发混合器(Bronkhorst High-Tech B.V.)以及万用表(安捷伦HP 34972A)。材料包含六氯合铱(IV)酸钾、氢氧化钠、硝酸、硅片、铂加热器、银导电胶以及各类气体。
4:0)、透射电镜(日立JEM-1011和Jeol 2100)、X射线光电子能谱仪(PHI 5000 VersaProbe,物理电子公司)、质量流量控制器(Bronkhorst High-Tech B.V.)、电磁阀、可控蒸发混合器(Bronkhorst High-Tech B.V.)以及万用表(安捷伦HP 34972A)。材料包含六氯合铱(IV)酸钾、氢氧化钠、硝酸、硅片、铂加热器、银导电胶以及各类气体。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:包括IrOx纳米颗粒合成、MWCNTs负载、在带SiO2层和加热器的硅基底上制备传感器、在不同温度/湿度条件下进行气体传感测量(含暴露与恢复循环)、以及采用拉曼/SEM/TEM/XPS进行材料表征。
5:数据分析方法:
传感器响应定义为百分比形式的(ΔR/R0),建立气体浓度校准曲线,通过线性回归和信噪比法估算检测限与定量限,并对响应数据进行统计分析。
独家科研数据包,助您复现前沿成果,加速创新突破
获取完整内容-
SEM Microscope
SU8020
Hitachi
Used for scanning electron microscopy to study morphology of hybrid nanomaterial.
-
TEM Microscope
JEM-1011
Jeol Ltd.
Used for transmission electron microscopy to study morphology.
-
HR-TEM Microscope
Jeol 2100
Jeol Ltd.
Used for high-resolution TEM and equipped with EDXS for elemental analysis.
-
Multimeter
HP 34972A
Agilent
Used to monitor resistance changes of gas sensitive films.
-
Raman Spectrometer
Not specified
Renishaw, plc.
Used for Raman spectroscopy analysis to evaluate crystallinity and confirm presence of IrOx nanoparticles.
-
XPS Spectrometer
VERSAPROBE PHI 5000
Physical Electronics Inc.
Used for X-ray photoelectron spectroscopy to study chemical composition.
-
Mass-Flow Controller
Not specified
Bronkhorst High-Tech B.V.
Used in gas mixture and delivery system for controlling gas flows.
-
Controlled Evaporator and Mixer
Not specified
Bronkhorst High-Tech B.V.
Used to humidify gas samples during measurements.
-
登录查看剩余6件设备及参数对照表
查看全部