新型多壁碳纳米管复合薄膜材料气敏性能研究1

采用射频反应磁控溅射锡（Sn）靶和钨（W）靶的方法制备了SnO2/WO3/MWCNT复合薄膜材料和气敏元件,通过XRD和XPS实验分析了复合薄膜材料的物相结构及表面化学状态,测试了该气敏传感器的气体敏感性能,包括灵敏度、选择性等特性,实验结果表明,该复合薄膜气敏传感器表现出较好的气敏性能,对NO2有较好的灵敏度,对其他干扰气体不敏感。对实验结果与气敏响应机理进行了初步的分析与讨论。     

纳米纤维素/碳纳米管复合薄膜的制备及湿敏性能

首先采用TEMPO氧化法制备纳米纤维素(NFC),并将NFC作为碳纳米管(CNT)的分散剂,通过超声和离心处理制备出稳定分散的NFC/CNT分散液;然后通过朗伯-比尔定律测定离心处理后的NFC/CNT分散液的质量浓度,并利用原子力显微镜和Zeta电位对NFC/CNT的分散效果做进一步表征;最后将制得的NFC/CNT分散液,通过真空抽滤法制备出柔性NFC/CNT复合薄膜.扫描电镜分析表明,所制备的薄膜具有多层有序结构,并且NFC与CNT之间相互交织,形成网络结构.拉曼光谱分析进一步表明,薄膜中的NFC与CNT之间存在氢键作用.NFC/CNT复合薄膜的湿敏性能测试结果表明:不同含量的CNT对复合薄膜的湿敏性能具有重要的影响,当CNT含量为5%时,复合薄膜在95%相对湿度条件下的灵敏度高达64%,线性度拟合系数为0.982,表现出优异的湿敏性能.     

基于碳纳米管的气敏传感器研究进展

碳纳米管（CNTs）具有独特的电学、力学、物理、化学性能。可对许多气体进行选择吸附和快速检测。近年来,碳纳米管在气敏传感领域的研究及应用取得了显著进展。碳纳米管气敏传感器具有体积小、常温下即可检测、灵敏度高、响应速度快等优点。综述了本征碳纳米管气敏传感器、碳纳米管气敏传感器的功能化修饰、碳纳米管气敏传感器在呼吸检测中的应用等研究进展。为提高碳纳米管气敏传感器的气敏性能（灵敏度、选择性、响应时间和可重复性）、增大检测气体种类。目前主要通过使用不同材料（有机聚合物、金属、金属氧化物）对碳纳米管进行合理的功能化修饰。在进一步研究中,应重视发展除加热和紫外光照射之外的新脱附技术、研究复杂气体环境中特定气体的选择性检测、将传感器阵列技术用于CNTs气敏传感器、实现商业化的电子器件等问题及挑战。     

不同pH合成的MWCNTs-WO_3复合材料的室温气敏性能

为提高WO3的气敏性能,采用水热合成法,以钨酸钠(Na2WO4·2H2O)和多壁碳纳米管(MWCNTs)为原料,合成多壁碳纳米管与三氧化钨(MWCNTs-WO3)复合材料。通过调节溶液的pH,对合成复合材料的形貌、尺寸进行控制合成,并在常温下对NO的气敏性能进行检测。研究结果表明:所得样品均为六方相WO3和MWCNTs,复合材料的尺寸随着pH(pH=2~5)的增大而增加,形貌也由棒状转化为立方体状。当pH=3时,WO3与MWCNTs相互结合形成网状复合材料,对NO表现出良好的气敏性能,室温条件下对体积分数为9.7×10-5的NO灵敏度可达16.8%,具有响应时间快,选择性好的优点。     

钠沸石/银离子玻璃NO2气敏传感器的性能

报道一种新型固态电解质NO2气敏传感器，它以人工钠沸石材料为气敏固态电解质，新型银离子玻璃为气敏辅助性材料，溅射金膜为工作电极，埋藏于银离子玻璃中的银球为参比电极，构成电位型气敏传感器，可在线检测来自工业废气和汽车尾气等污染源的NO2。     

二氧化锡薄膜结构对光学气敏特性的影响

研究了ＳｎＯ４薄膜的光学特性及有关光学参数的推导，建立了光学气敏的数学模型。较详细地研究了不同结构的ＳｎＯ２薄膜接触还原性气体后光透射率的变化。     

SnO_2∶Sb∶Ni低温气敏薄膜的制备及性能研究

以无机盐SnCl4 ·5H2 O ,SbCl5,NiCl2 ·6H2 O为原料 ,采用溶胶 凝胶工艺制备了Sb2 O3 和NiO掺杂的SnO2 薄膜 .研究了SnO2 ∶Sb∶Ni薄膜的电学和气敏性能 .实验研究表明 ,由于锑的掺杂 ,所制得的SnO2 ∶Sb∶Ni薄膜电阻较低 ,室温下其电阻只有 1 2 0kΩ/□ .而NiO作为催化剂 ,使其对NOx 气体具有较高的灵敏度和良好的选择性 .与SnO2 ∶Sb薄膜相比 ,其工作温度大大降低 ,在常温下对NOx 气体 (主要成分是NO)也具有一定的灵敏度 ;并且水汽不影响其对NOx 气体的灵敏度 .SnO2 ∶Sb∶Ni薄膜工作温度的降低主要是薄膜表面缺陷和颈连粒子的存在所致 .     

SnO2:Sb:Ni低温气敏薄膜的制备及性能研究

以无机盐SnCl4·5H2O,SbCl5,NiCl2·     

氧化锌／多孔硅复合薄膜气敏传感器对有机气体的监测研究

用电镀法在多孔硅表面沉积ZnO薄膜,制备了氧化锌/多孔硅复合薄膜气敏元件,对元件进行了乙醇、丙酮等五种有机挥发性气体敏感特性的测定。实验结果显示:元件对不同的有机气体的敏感度有差异,这与有机气体的官能团有关系。元件对乙醇、丙酮的敏感性很高,是氧化锌/多孔硅复合薄膜气敏元件对气体分子的物理和化学双重吸附增大了吸附分子的量,还给元件提供了很大的比表面积和气体传输通道。     

WO3基的气敏传感器的研究现状及气敏性能提升的机理分析

随着市场对有机挥发性气体检测技术要求的日益提高,金属半导体气敏传感器由于其工作温度较低、循环稳定性好、响应和恢复时间短等特点而受到广泛关注.三氧化钨(WO₃)作为一种典型的n型金属半导体气敏材料,由于其特殊的气敏特性而在探测各类有毒有害物质的领域中受到了人们普遍重视.传感材料的结构和形貌、暴露晶面、金属氧化物和贵金属离子的引入,对改善材料的气敏性能起着关键性的作用.文章介绍了WO₃气敏传感器材料对各种气体的应用,提出基于WO₃的气敏传感器研究过程中所面临的难题,并对其未来发展方向进行了展望.     

掺杂磺酸聚苯胺/碳纳米管复合膜电极制备及其应用

采用共聚法制备了掺杂磺酸的聚苯胺/多壁碳纳米管复合薄膜,并用其对铂电极进行表面修饰而制备出复合膜电极;通过扫描电子显微镜和红外光谱仪对复合膜电极表面的形态和组分进行表征,并采用电化学方法对其导电性和电催化活性进行测试.结果表明:与聚苯胺电极相比,掺杂磺酸的聚苯胺/多壁碳纳米管复合膜电极的表面形态更均匀致密,导电性能显著提高,响应峰电流从145μA增加到1.61mA,表面电荷密度提高了12.1倍,且稳定性也相应提高;复合膜电极具有较高电催化活性,在草酸环境中对抗坏血酸(AA)的线性响应不受干扰,其线性相关系数为0.996 0,灵敏度为9.09A/(mol·cm2),氧化峰的电位差达到340mV,能够明显区分其混合物.     

单晶硅表面制备稀土改性碳纳米管自组装复合薄膜的摩擦磨损性能

在单晶硅表面制备稀土改性碳纳米管自组装复合薄膜,采用接触角测定仪、扫描电子显微镜以及x射线光电子能谱仪分析表征薄膜的组成和结构,在UMT-2MT型摩擦磨损试验机上评价薄膜的摩擦磨损性能.结果表明:稀土改性碳纳米管可以组装到氧化的硅烷化表面而形成碳纳米管复合薄膜;复合薄膜表现出优异的摩擦磨损性能,在给定的试验条件下,其摩擦系数约为0.10～0.12,并随载荷和滑动速度增加而减小,具有较好的耐磨性能及摩擦稳定性,在微机械表面改性中显示出潜在的应用前景.     

Co@CNTs的制备及性能表征

采用球磨处理增加碳纳米管的结构缺陷,提高其反应活性,并以简单水热法合成了Co@CNTs复合物.用XRD、SEM、TEM对其结构和形貌进行了表征.结果显示,球磨处理后CNTs长度变短,复合物中CNTs与Co分布均匀,Co为纳米颗粒且有部分生长在CNTs表面.电化学性能测试结果表明,Co@CNTs电极比Co电极具有更高的放电容量、更好的循环稳定性及抗腐蚀性能.     

碳纳米管的物理性质

本书于1998年初版，随后于1999年、2001年、2002年、2003年再版。现在碳纳米管领域仍处于初始阶段，并快速地连续发展。此书重点介绍碳纳米管物理性质方面的基本原理，为理解最近的进展给出必要的基础知识。     

稀土改性碳纳米管复合薄膜制备及其摩擦磨损性能

利用自组装技术,在玻璃基片表面制备了稀土改性碳纳米管复合薄膜,采用接触角测量仪测量了不同成膜时间下水在薄膜表面的接触角,使用X射线光电子能谱仪分析了薄膜表面稀土元素的化学状态,并运用UMT 2MT型摩擦磨损试验机评价了薄膜的摩擦磨损性能.结果表明：稀土改性后的碳纳米管成功地组装到磷酸化后的氨基硅烷薄膜表面而形成碳纳米管复合薄膜;碳纳米管复合薄膜表现出优异的摩擦磨损性能,在给定试验条件下,玻璃基片表面的摩擦系数由0.70降至0.13左右, 并表现出了优异的耐磨性和摩擦稳定性.     

高温烧结和等离子轰击改善碳纳米管薄膜的场发射性能

针对丝网印刷碳纳米管(CNTs)薄膜阴极场发射能力差和寿命短等问题,提出了一种能有效改善其场发射性能的高温烧结和等离子轰击后处理方法.同其他方法相比,该方法避免了直接接触对CNTs膜体造成的机械损伤,能彻底清除CNTs薄膜表面的有机粘合剂,增强CNTs薄膜与衬底的接触,并且烧毁超长的CNTs尖端.场发射特性测试表明,经该方法处理的CNTs薄膜的开启场强为2.6 V/μm,电流密度在场强为9.0 v/μm时达到527×10-6A/cm2.场发射寿命测试显示,该方法处理的CNTs薄膜阴极经点亮200 min后电流密度基本没有衰减,波动也较小.该方法为改善丝网印刷CNTs薄膜阴极的场发射性能提供了一种可行的方案.     

碳纳米管薄膜电极电容去离子研究

采用低压化学气相沉积方法制备碳纳米管薄膜电极，研究碳纳米管薄膜的电容去离子行为.碳纳米管薄膜主要由中孔和部分大孔组成，适合电容去离子应用.详细研究了工作条件（流速、电压）和离子特性对碳纳米管薄膜电容去离子性能的影响.结果表明：电极电压越高，除盐率越高；存在一个最佳流速，此时除盐率最高；离子半径越小，电荷越小的离子，更容易吸附.     

基于多壁碳纳米管敏感膜的石英微振天平气体传感器敏感特性的研究

多壁碳纳米管（Multi-Wall Carbon Nanotubes,MWCNTs）作为新型的纳米气敏材料被涂覆在石英微振天平（Quartz Crystal Mierobalance,QCM）的表面,依据QCM在干燥空气及被测气体中的频率变化初步探讨了涂覆了MWCNTs的QCM对16mg/m^3甲醛和9．64mg／m^3水蒸汽的敏感特性。