黑磷烯尺寸对黑磷烯/羟基磷灰石混合物气敏性能的影响

采用水热法制备短棒状羟基磷灰石(HA),通过液相剥离法制备黑磷烯(black phosphorene,BP),并采用不同的离心速率分离出具有不同尺寸的BP。制备BP质量分数为7.0%的BP/HA混合物,用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、原子力显微镜和拉曼光谱对混合物的物相组成、微观形貌和结构进行表征,同时使用气体传感系统研究纯HA以及含有不同尺寸BP的BP/HA混合物的气体传感特性。结果表明,加入BP可显著提高HA对氨气的响应,BP的尺寸越小,对HA气敏性能的提升越大。其中BP-10000/HA对浓度(气敏实验所用空气中氨气的体积分数)为100×10^(-6)的氨气的响应高达58.7%,当氨气浓度上升到1 000×10^(-6)后,响应高达98.3%。BP尺寸越小,气敏性能越好,可能是由于具有更大的比表面积,因而具备更多的活性位点。总之,BP可显著提升HA的气敏性能,BP/HA混合物是一种很有前途的室温气敏材料。