Page 154 - 《精细化工》2020年第7期

·1436· 精细化工 FINE CHEMICALS
复合物电阻减小。由于化学吸附氧在不同温度下形
成不同种类的吸附氧离子，根据文献记载，当温度
低于 150 ℃、在 150~400 ℃之间和高于 400 ℃


时，吸附氧离子分别为 O 2 、O 和 O 2[48-49] 。因此，

在室温下测定时，吸附氧离子主要为 O 2 。rGO-SnO 2
复合材料对 NH 3 产生响应的机理如图 9 所示。其
中，NH 3 分子与吸附氧离子之间的反应可以用下式
表示 [50-51] ：


O 2 (gas)+e O 2 (ads)

4 N H 3 +3O 2 (ads)2N 2 +6H 2 O+6e 
图 9 rGO-SnO 2 纳米复合物对 NH 3 敏感机理图
Fig. 9 Sensitivity mechanism of rGO-SnO 2 nanocomposites
to NH 3

当 NH 3 与 SnO 2 表面的吸附氧离子 O 2 接触时，
NH 3 分子被氧化，产生的电子首先通过 SnO 2 传导至
rGO 然后再传导至其他 SnO 2 纳米颗粒，或者电子在
相接触的 SnO 2 颗粒间互相传递，接收到电子的 SnO 2
纳米颗 粒电 子耗尽 层区 域宽度 减小 致使电 阻降
低 [52] ；对于在高温焙烧过程中热还原生成的 rGO 具
有结构缺陷和部分官能团，这可以为 NH 3 分子提供
大量的吸附位点 [53] 。由于 rGO 表现出 p 型半导体性
质，SnO 2 表现出 n 型半导体性质，因此两者接触面
间形成的 p-n 异质结提高了 rGO-SnO 2 复合材料对
NH 3 的气敏性能。
同时，由于 NH 3 与 H 2 O 分子在 rGO-SnO 2 纳米

+
复合材料表面作用可电离出 NH 4 和 OH ，使电子在
[5]
复合材料中转移变得更加容易 。因此，进一步增
加了 rGO-SnO 2 纳米复合材料对 NH 3 的气敏性能，
反应式如下所示：
N H 3 (gas)+H 2 O(ads)NH 4 OH

+
N H 4 OHNH 4 +OH
3 结论
（1）随着 rGO 复合量的增加，SnO 2 纳米晶体
第 37 卷
尺寸逐渐减小，当 rGO 复合量为 1.0%时，SnO 2 晶
2
体的粒径为 6~20 nm，比表面积为 33 m /g。
（2）室温下，纯 SnO 2 和 rGO(1.0%)-SnO 2 复合物
对体积分数为 0.01%的 NH 3 灵敏度分别达到了 24.1%
和 49.6%，且 rGO(1.0%)-SnO 2 复合材料对体积分数
为 0.01%的 NH 3 响应和恢复时间分别为 21 和 204 s，
较纯 SnO 2 分别减少了 24 和 10 s。
（3）rGO(1.0%)-SnO 2 复合物对 NH 3 具有高灵敏
（3） 度、较好的重复性、选择性以及稳定性，在畜牧业
（4） 及化工等领域对 NH 3 的检测具有一定的应用前景。
（4）为了进一步提高 rGO(1.0%)-SnO 2 复合材料
室温下对 NH 3 的气敏性能，可减小复合材料中 SnO 2
颗粒的粒径以及提高其在 rGO 结构上的分散性。
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