PDF《Yb-In2 O3 纳米管的制备及其对甲醛的优异气敏性能》

Yb-In2O3 纳米管的制备及其对甲醛的优异气敏性能 王雪松 王国光 李海英 王连元 刘丽 郭雪馨 王晗 廉红伟 Fabrication and excellent formaldehyde Gas sensing properties of Yb-doped In2O3 nanotubes Wang Xue-Song Wang Guo-Guang Li Hai-Ying Wang Lian-Yuan Liu Li Guo Xue-Xin Wang Han Lian Hong-Wei 引用信息 Citation: Acta Physica Sinica, 65,

036802 (2016) DOI: 10.

7498/aps.65.036802 在线阅读View online: http://dx.doi.org/10.7498/aps.65.036802 当期内容View table of contents: http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2016/V65/I3 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 高能电子辐照绝缘厚样品的表面电位动态特性 Surface potential dynamic characteristics of the insulating sample under high-energy electron irradiation 物理学报.2015, 64(8):

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206801 http://dx.doi.org/10.7498/aps.61.206801 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.

3 (2016)

036802 Yb-In2O3纳米管的制备及其对甲醛的 优异气敏性能? 王雪松 王国光 李海英 王连元 刘丽? 郭雪馨 王晗 廉红伟 (超硬材料国家重点实验室, 吉林大学物理学院, 长春 130012) (

2015 年7月4日收到;

2015 年10 月22 日收到修改稿 ) 采用单管静电纺丝的方法成功制备了纯的与 Yb 掺杂的 In2O3 纳米管 (Yb-In2O3). 利用扫描电子显微 镜和 X 射线衍射对样品的结构和形貌进行了表征, 制作了基于纯 In2O3 和Yb-In2O3 纳米管的气敏元件. 研 究表明, Yb-In2O3 纳米管气敏元件在

230 ? C 下对

100 ppm 甲醛的灵敏度为 69.8, 是纯 In2O3 纳米管气敏元 件对同浓度甲醛灵敏度 (18.4) 的3.8 倍, 其对

100 ppm 甲醛的响应恢复时间分别为

4 s 和84 s. 并且, 基于 Yb-In2O3 纳米管的气敏元件对

100 ppb 甲醛的灵敏度达到 2.5. 此外, 该气敏元件还具有出色的选择性及稳 定性, 具备良好的实际应用前景. 关键词: Yb-In2O3 纳米管, 甲醛, 气敏元件 PACS: 68.37.Hk, 82.47.Rs, 81.16.Pr, 81.16.Cc DOI: 10.7498/aps.65.036802

1 引言甲醛是最主要的室内污染物之一, 室内装饰材 料、 家具以及一些化工产品均可在室温下释放出甲 醛[1] . 已有研究证明甲醛是一种致癌物, 长期接触 或吸入少量甲醛都会严重危害人类健康 [2] , 因此对 于低浓度甲醛的检测显得尤为重要. 在众多检测方 法中, 包括比色法、 色谱法和气体传感器检测等 [3] , 金属氧化物半导体气体传感器应用最为广泛 [4] , 但 其仍存在着灵敏度低、选择性差等缺点. 研究者 们尝试各种方法来提升金属氧化物传感器的气敏 性能, 例如使金属氧化物低维化、 多孔化以及掺杂 等方法, 而向金属氧化物半导体材料中掺入少量 杂质是最有效的方法之一. 最近, Li 等[5] 证明 Pr 掺杂的 SnO2 纳米纤维对乙醇具有很高的灵敏度. Xu 等[6] 称ZnO 纳米线在掺入 La 之后对丙酮的灵 敏度大幅提升. In2O3 是一类 III-V 族半导体氧化物, 由于其 无毒、 价格低廉, 同时具有良好的化学稳定性并可 作为掺杂的优良载体而备受关注 [7] . 一维结构的 In2O3 已广泛应用于传感器领域, 例如纳米线 [8] 、 纳米带 [9] 、 纳米棒 [10] 和纳米管 [11] 等. 而纳米管结 构因其具有大比表面积, 可增加气体吸附、 释放的 有效面积, 从而表现出优良的气敏性能. 然而, 纯的 In2O3 纳米管气敏性较差, 研究者们通过掺入其他 元素来提高其气敏性能 [12] , Yb 掺入 In2O3 纳米管 的气敏性方面少有研究, 而对甲醛的气敏性能的研 究至今未见报道. 本文利用单管静电纺丝技术成功 制备了纯的 In2O3 和Yb-In2O3 纳米管, 并制作了 基于它们的气敏元件, 对其气敏特性进行了研究. 结果表明, 通过掺入少量稀土元素 Yb 后, In2O3 纳 米管对甲醛的灵敏度显著提升, 同时兼具出色的选 择性、 稳定性及重复性, 具备良好的实际应用前景. ? 吉林省科技厅重点科技攻关项目 (批准号: 20140204027GX) 资助的课题. ? 通信作者. E-mail: liul99@jlu.edu.cn ?