Ni掺杂SnO₂气敏材料优化设计及对低浓度甲醛气敏性能研究

郭威威¹，周麒麟¹，陆伟丽²

1. 重庆工商大学环境与资源学院催化与环境新材料重庆市重点实验室2. 重庆工商大学国际商学院

摘 要：甲醛是室内空气污染的主要气体,严重危害人的身体健康。SnO₂是目前在气体传感器上应用较多的气敏材料。通过一步水热法成功制备了不同Ni掺杂SnO₂立方体。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和紫外可见漫反射光谱仪（UV-Vis DRS）等表征手段对材料的形貌和结构进行分析,并以室内污染气体甲醛为目标气体对其气敏性能进行了研究。结果表明,Ni掺杂可以有效地改善SnO₂基气体传感器的气敏性能,最佳掺杂浓度为4%（原子分数）,进一步掺杂不利于SnO₂气敏性能的提高。从材料的结构和表面缺陷方面对Ni掺杂改善SnO₂的气敏机理进行了分析。Ni掺杂增加了SnO₂材料的比表面积,为气体分子提供了更多的孔洞和间隙,有利于气体分子的吸附和脱附;同时,Ni掺杂降低禁带宽度,产生了更多氧缺陷,从而降低了工作温度并有利于吸附氧的产生,优化了SnO₂的气敏性能。

关键词：二氧化锡;结构;镍掺杂;甲醛;气体传感器;