氧化钨和钯修饰氧化钨纳米材料的制备及其选择性气敏特性

利用溶剂热法制备氧化钨(WO_(3))和钯修饰氧化钨(Pd-WO_(3))纳米材料,并研究了其对硫化氢(H_(2)S)气体和丙酮(C_(3)H_(6)O)气体的气敏特性。场发射扫描电子显微镜(FESEM)测试结果表明:制备的WO_(3)纳米材料和Pd-WO_(3)纳米材料均为纳米线组成的网状结构。制备的WO_(3)纳米材料显示出对H_(2)S气体良好的灵敏度和选择性,90℃工作温度下对体积分数为1×10^(-5)H_(2)S的灵敏度为49.5,对其他相同体积分数气体的灵敏度都低于7.4。而Pd-WO_(3)纳米材料则表现出对C_(3)H_(6)O气体优异的灵敏度和选择性以及快速的响应恢复速度,200℃工作温度下对体积分数为1×10^(-5)C_(3)H_(6)O的灵敏度为62.5,对其他相同体积分数气体的灵敏度都低于8.3,且其响应时间和恢复时间分别为1和2 s。两种材料的最低检测限均在5×10^(-8)以下,在实际应用中都可以满足要求。

MoSe_(2)纳米球结构的制备及其对NO_(2)的气敏性能

通过水热法制备了纳米球状MoSe_(2)结构。使用扫描电子显微镜(SEM)对该材料的结构和形貌进行了表征。MoSe_(2)纳米球状结构形貌均匀,其直径为200~300 nm。同时,利用叉指电极制作了基于MoSe_(2)的气体传感器,并测试了其气敏性能。测试结果显示:在室温条件下,MoSe_(2)传感器具有优异的气敏性能,能检测到极低体积分数的NO_(2),对体积分数6×10^(-8)的NO_(2)的响应为1.0064,在空气中也能完全恢复。此外,该传感器还具有良好的响应/恢复特性、重复性、长期稳定性与选择性。最后结合电子转移理论,分析了MoSe_(2)气体传感器对NO_(2)气体的气敏机理。

Au纳米颗粒修饰的ZnSnO_(3)纳米立方体结构的制备及其气体传感器性能

采用沉淀法和化学还原法合成了金纳米颗粒(NP)修饰的ZnSnO_(3)纳米立方体结构(AuNP@ZnSnO_(3)),通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等表征手段对所合成的复合纳米结构进行了分析,并研究了基于该复合纳米材料的气体传感器对一氧化碳(CO)和甲烷(CH4)气体的气敏特性。同时,以树莓派Zero 2W为主控模块,设计了集成实时显示、网页显示和数据记录等功能的传感器测试系统,用于测试所制备的气体传感器性能。测试结果表明,相比于ZnSnO_(3)气体传感器,所制备的AuNP@ZnSnO_(3)气体传感器表现出更优异的气敏性能。在最佳工作温度(240℃)下,其对体积分数均为1×10^(-4)的CO和CH4气体响应度分别可达4.08和2.57,分别约为ZnSnO_(3)气体传感器响应度的1.59倍和1.71倍,并且具有较低的工作温度、良好的重复性以及长期稳定性。

AuNP负载Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)纳米材料的制备及其对对二甲苯的气敏特性

采用溶剂热法和化学还原法制备了纯Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)与Au纳米颗粒(AuNP)负载Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)纳米材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对其形貌结构进行了表征,结果表明AuNP成功负载到Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)纳米立方体结构表面。同时,制备出纯Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)和AuNP负载Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)的气体传感器,并对对二甲苯进行了气敏性能研究。实验结果表明:在最佳工作温度(200℃)条件下,AuNP@Fe/Sn传感器的气敏性能最优,对体积分数1×10^(-4)的对二甲苯的响应值达到73.91,约是Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)传感器的3.75倍。同时,该传感器还具有快速的响应/恢复时间(5 s/9 s,对二甲苯的体积分数为2×10^(-5))。最后,分析了传感器AuNP负载Fe_(2)O_(3)/SnO_(2)的气敏机理。

基于Au纳米颗粒负载NiMn-LDH@CuO NW/CuF的电化学免疫传感器检测癌胚抗原

采用水热法在泡沫铜基底上生长纳米花状结构的双氢氧化物NiMn-层状双氢氧化物(LDH),并通过还原法负载Au纳米颗粒(NP),以CuO纳米线(NW)为自支撑模板,在泡沫铜上合成了Au NP负载的NiMn双氢氧化物(Au NP/NiMn-LDH@CuO NW/CuF)。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其形貌、结构和化学组分进行了表征;同时,基于Au NP/NiMn-LDH@CuO NW/CuF的纳米结构,构建了检测癌胚抗原(CEA)的电化学免疫传感器。循环伏安法(CV)以及电化学阻抗谱(EIS)相互验证了传感器的成功制备,并通过差分脉冲伏安法(DPV)研究了传感器的电化学性能。结果表明:基于Au NP/NiMn-LDH@CuO/CuF的无标记免疫传感器对CEA的线性检测范围为100 fg/mL~100 ng/mL,检测下限为53 fg/mL,对CEA也具有稳定的抗干扰性。

氧化镨纳米材料的制备及其对环己酮的气敏性能

采用水热法制备了氧化镨(Pr_(6)O_(11))纳米材料,通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对所制备微结构的形貌、化学组分和晶体结构进行了表征。分析结果表明,制备的Pr_(6)O_(11)颗粒多为边长(280±42.9)nm的正四面体纯相纳米结构。制备了基于Pr_(6)O_(11)纳米材料的气体传感器,并测试了其对环己酮的气敏性能。测试结果表明,在最佳工作温度(约240℃)下,Pr_(6)O_(11)气体传感器对体积分数为5×10-5的环己酮的响应度可达10.5,响应和恢复时间分别为35和74 s。同时,随着检测环境相对湿度的增加,Pr_(6)O_(11)气体传感器的响应度有所下降,但仍然具备良好的环己酮检测能力,证明其在复杂环境中低浓度环己酮检测领域具有巨大的潜力。

AuNP@Co_(3)O_(4)/CoNW电化学免疫传感器的制备及检测PSA性能

采用水热法和电化学沉积法制备了金纳米颗粒负载钴金属有机框架(MOF)核壳结构(AuNP@Co_(3)O_(4)/CoNW)。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其微观结构和化学组分进行了表征。构建了基于AuNP@Co_(3)O_(4)/CoNW纳米结构检测前列腺特异性抗原(PSA)的无标记型电化学免疫传感器。利用循环伏安(CV)、电化学阻抗(EIS)和差分脉冲伏安(DPV)方法对其电化学性能进行了检测。实验结果表明,基于AuNP@Co_(3)O_(4)/CoNW纳米结构检测PSA的无标记型免疫传感器的线性检测范围为10^(-4)~100 ng/mL,最低检测限为0.06 pg/mL,且传感器具有良好的重现性和抗干扰性。

CeO_(2)/CuO气体传感器的制备及其正丁醇的气敏性能

以乙酸铜、乙酸铈有机金属盐为前驱体,以碳酸钠为沉淀剂,通过水热法制备了不同Ce元素与Cu元素的摩尔百分比的CeO_(2)/CuO双金属氧化物气体敏感材料,并对所制备的材料进行了扫描电子显微镜(SEM)形貌表征,结果显示CeO_(2)/CuO复合材料为直径6~8μm的空心微球。将制备的CeO_(2)/CuO复合材料涂覆于陶瓷管上制成旁热式气体传感器。气敏测试结果表明,Ce元素与Cu元素的摩尔百分比为3%的CeO_(2)/CuO复合材料传感器对正丁醇气体有着良好的气敏性能,其最佳工作温度为200℃,响应度为纯CuO的1.5倍。此外,该传感器还有着优异的重复性、响应/恢复时间(约5s/15s)。

ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)复合材料的制备及其传感器对异丙醇的气敏性能

利用溶剂热法在ZIF-67表面原位生长出In_(2)S_(3)和ZnIn_(2)S_(4)纳米片层结构,并通过高温退火形成相应的Co_(3)O_(4)、In_(2)O_(3)/Co_(3)O_(4)和ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)敏感材料。制备出三种不同的气体传感器,并对异丙醇的气敏性能进行了研究。实验结果表明,与纯Co_(3)O_(4)传感器相比,In_(2)O_(3)/Co_(3)O_(4)和ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)传感器表现出优异的气敏性能。尤其是ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)传感器气敏性能最优,其对体积分数5×10^(-6)异丙醇的响应度为8.26,分别约为In_(2)O_(3)/Co_(3)O_(4)复合材料传感器的1.36倍和纯Co_(3)O_(4)传感器的4.67倍。同时,所制备的ZnIn_(2)O_(4)/Co_(3)O_(4)传感器也表现出良好的检测限、线性度、重复性和长期稳定性。

CeO_(2)/Fe_(2)O_(3)复合物的制备及其对二甲苯的气敏性能

采用溶剂热法制备不同Ce和Fe摩尔比的CeO_(2)/Fe_(2)O_(3)复合物,利用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌结构进行表征,发现反应物的含量对样品的形貌有显著影响。进一步制备了不同摩尔比复合材料的传感器,并对传感器进行二甲苯的气敏性能研究。实验测试结果显示,Ce1Fe1传感器对于二甲苯的气敏性能最优,在二甲苯体积分数为1×10^(-4)时传感器的响应为40.3。而且该传感器在最佳的工作温度260℃下,对体积分数为2×10^(-6)~5×10^(-4)的二甲苯气体有着优异的线性度,对于体积分数为1×10^(-4)的其他干扰气体具有不错的选择性。同时,该传感器还具有良好的重复性和长期稳定性。最后阐述了CeO_(2)/Fe_(2)O_(3)传感器的气敏增强机理。

NiO掺杂MoO_(3)复合结构的制备及氨气传感性能

通过水热法制备了Ni元素与Mo元素不同摩尔数比的NiO掺杂MoO_(3)复合结构,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及X射线能谱仪(EDS)等对NiO掺杂MoO_(3)复合结构的形貌以及组成成分进行表征分析。同时,利用合成的传感材料成功制备了四种NiO掺杂MoO_(3)基气体传感器。气敏测试结果表明:NiO的掺杂可以明显改善MoO_(3)对NH_(3)的气敏性能,尤其是Ni_(4)Mo传感器对体积分数1×10^(-4)的NH_(3)的响应度为10.04,约为Ni_(0)Mo传感器响应度(1.51)的6.65倍。同时,NiO的掺杂还降低了传感器的最低检测限(体积分数5×10^(-8))。此外,所制备的传感器还具有优异的选择性和良好的重复性。最后,结合电子转移理论分析了NiO掺杂MoO_(3)复合结构的气敏机理。