Page 149 - 《精细化工》2020年第7期
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第 7 期                 马   杰，等: rGO-SnO 2 纳米复合物的制备及其室温下 NH 3 气敏性能                        ·1431·


            大变化。将反应完的样品陈化 2 h，然后过滤并经无                          依次为纯 SnO 2 、rGO(0.5%)-SnO 2 、rGO(1.0%)-SnO 2 、
            水乙醇和超纯水洗涤 2~3 次，最后在 60  ℃烘箱中                       rGO(1.5%)-SnO 2 （括号中 0.5%、1.0%、1.5%表示 rGO
            干燥 10  h。将样品研磨成粉末并在 600  ℃ N 2 气氛                  占 SnO 2 的质量百分数，下同）。图 1 为沉淀-焙烧法
            下焙烧 2 h，获得 rGO-SnO 2 纳米复合材料。样品编号                   制备 rGO-SnO 2 纳米复合材料的示意图。











                                       图 1    沉淀-焙烧法制备 rGO-SnO 2 纳米复合物示意图
                   Fig. 1    Schematic illustration of preparation of rGO-SnO 2  nanocomposites by precipitation-roasting method

            1.3   表征                                           湿敏，湿敏的计算见式（1）。灵敏度（S）定义为传
                 XRD 测定条件：采用 Cu 靶，K  ，入射波长                    感器在背底气体和被测气体中电阻的相对变化量                     [11] 。
            0.15406 nm，管电压 40 kV，管电流 40 mA，扫描步                                    a R   g R    R
                                                                           S  / %           100      （1）
            长：0.02°；扫描范围：3°~80°，连续扫描。FTIR 测定                                        a     R a R
                                                        –1
            条件：采用 KBr 压片法制样，扫描范围 400~4000 cm 。                 式中：R a 表示在空气中的电阻，R g 为在被测气体中
            XPS 测定条件：采用 Al 靶（1486.6 eV），K  ，电压                的电阻，。
            12  kV，电流 15  mA，采用 FAT 方式，分析室本底
                     –7
            真空 2×10  Pa，数据采用污染碳 C 1s（284.8 eV）                 2   结果与讨论
            校正。SEM 测定条件：采用场发射扫描电子显微镜                           2.1   结构和形态特征
            进行 SEM 测定。TEM 测定条件：工作电压为 200 kV。                       图 2 分别为 rGO、纯 SnO 2 和不同 rGO 含量的
            BET 测定条件：采用 N 2 吸脱附测试，结合 Brunauer-                 rGO-SnO 2 复合材料的 XRD 图谱。由图 2 可知，GOs
            Emmett-Teller(BET)方法计算样品的比表面积，脱气                   经热还原后无尖锐的衍射峰，表明 GOs 结构中含氧
            温度 200  ℃、时间为 6 h。                                 官能团部分被脱除且无明显有序堆叠现象                     [25] 。纯
            1.4   传感器的制备与测试                                    SnO 2 和 rGO-SnO 2 样品的衍射峰通过与标准卡片
                 传感器的制备方法是取适量纯 SnO 2 和 rGO-                    JCPDS-041-1445 对比，说明制备出锡石（SnO 2 ）晶
            SnO 2 粉末样品置于研钵中并倒入少量的无水乙醇，将                        体。在 rGO-SnO 2 复合物结构中并未发现 rGO 的特
            样品研磨成浆体后利用毛刷涂到电极间距为 0.2  mm                        征衍射峰，表明低含量的 rGO 在 SnO 2 纳米颗粒中
            的银钯叉指电极上。将制得的传感器在 70  ℃下烘                          分散较好。由图 2 还可知，与纯 SnO 2 相比，随 rGO
            干，随后在室温下〔（ 202 ）   ℃ ，相对湿度                        用量的增加，复合物衍射峰的半高宽依次增加，表
            RH=40%5%〕老化 24 h。材料的气敏性能在腔室体                      明 rGO 用量的增加对 SnO 2 晶粒前驱体沉淀产物
            积为 18 L 且测试电压为 5 V 的 WS-30A 型的测试箱                  Sn(OH) 4 有更好的分散作用，进而使 SnO 2 晶粒的生
            中测试。传感器首先在测试电压为 5  V 的条件下稳                         长受到抑制，使 SnO 2 晶粒纳米粒子更小              [26] 。
            定电阻后，再将所测目标气体通过微量注射器注入
            到测试箱的加热片上加热挥发得到。同时，利用计
            算机记录传感器在目标气体通入前后的电阻变化，
            当传感器在目标气体中电阻稳定后再将测试腔室打
            开，传感器电阻开始恢复。响应时间为传感器的电
            阻从敏感材料在空气中稳定后的电阻值（R a ）到
            R a –90%（R a –R g ，R g 为敏感材料在通入目标气体稳
            定后的电阻值）所用时间的差值，用 τ res 表示；恢复
            时间为元件电阻从 R g 到 R g +90%(R a –R g )所用时间的
                            [8]
            差值，用 τ rec 表示 ，即从敏感材料的响应恢复状态
                                                                 图 2  rGO、纯 SnO 2 和 rGO-SnO 2 样品的 XRD 谱图
            达到稳定后电阻值的 90%所用时间。为了研究相对湿
                                                               Fig. 2    XRD patterns  of rGO,  pure  SnO 2   and  rGO-SnO 2
            度 RH 对传感器气敏性能的影响，测试了不同 RH 的                              samples
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