Page 102 - 《精细化工》2021年第4期

第 38 卷第 4 期 精 细 化 工 Vol.38, No.4
202 1 年 4 月 FINE CHEMICALS Apr. 2021

功能材料
p-n 异质结 CuO-CeO 的制备及其丙酮气敏性能
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文晓慧，孙建华，孙丽霞 ，廖丹葵，孙 舒，朱琳娜
（广西大学 化学化工学院，广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室，广西 南宁 530004）

摘要：以 Ce(NO 3 ) 3 •6H 2 O 和 Cu(NO 3 ) 2 •3H 2 O 为原料、NaOH 为沉淀剂，用水热法制备了 CuO-CeO 2 复合材料。
采用 XRD、SEM、TEM、UV-Vis、XPS 和比表面积及孔径分布测试技术对材料进行了表征。结果表明，与纯
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CeO 2 相比，CuO-CeO 2 具有较小的颗粒尺寸和较大的比表面积（38 m /g）。CuO-CeO 2 对丙酮具有良好的气敏性
能，对体积分数 0.01%丙酮气体的灵敏度为 95，与纯 CeO 2 相比灵敏度提高约 43 倍，气敏性能的增强是由于 CuO
与 CeO 2 复合后比表面积的增大及两者界面上形成的 p-n 异质结引起的。
关键词：CuO-CeO 2 ；p-n 异质结；丙酮；气敏性能；气敏机制；功能材料
中图分类号：TQ133；X851 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 04-0736-08

Preparation and acetone sensing properties of CuO-CeO 2
nanocomposites with p-n heterostructures

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WEN Xiaohui, SUN Jianhua, SUN Lixia , LIAO Dankui, SUN Shu, ZHU Linna
（Guangxi Key Laboratory of Petrochemical Resource Processing and Process Intensification Technology, School of
Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, Guangxi, China）

Abstract: CuO-CeO 2 nanocomposites were prepared by hydrothermal method using Ce(NO 3 ) 3 •6H 2 O and
Cu(NO 3) 2•3H 2O as raw materials and NaOH as precipitant. The materials were characterized by XRD, SEM,
TEM, UV-Vis, XPS and specific surface and aperture distribution measurement technique. The results
showed that compared with pure CeO 2, CuO-CeO 2 had a smaller particle size and a larger specific surface
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area 38 m /g. CuO-CeO 2 exhibited good gas-sensitive response to acetone, with a sensitivity of 95 to volume
fraction 0.01% acetones, which was about 43 times higher than that of pure CeO 2 . The enhancement of gas
sensitive performance was attributed to the increase of specific surface area after CuO was compounded
with CeO 2 and the formation of p-n heterojunction at the interface between CuO and CeO 2 .
Key words: CuO-CeO 2; p-n heterojunction; acetone; gas sensitive performance; gas sensitive mechanism;
functional materials

丙酮广泛应用于医药、农药、染料、石油等领 的检测方法显得尤为重要，具有小巧便携特性的气
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域，它可以通过呼吸、消化系统、皮肤进入人体， 体传感器可实现对丙酮的快速检测 。气体传感器
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损坏肺、肝、肾等内脏器官 。鉴于丙酮对人体的 由于在环境监测、空气污染监测、空气质量评价以
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巨大危害，如何在环境监测中对其含量进行分析检 及医疗等方面的广泛应用而备受关注。SnO 2 、
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测，是空气污染监测、空气质量评价等亟待解决的 WO 3 、ZnO 、NiO 和 CeO 2 等半导体金属氧化
问题。目前，气相色谱-质谱联用法、离子迁移谱法 物是气体传感器的潜在材料，如何研发气敏性能良
等气体分析技术是检测丙酮的常用方法，然而，这 好的气体传感器成为研究热点。
些方法所需要的仪器昂贵且不便于对丙酮进行快速 CeO 2 是一种具有独特萤石型晶体结构的宽禁
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3+
实时分析检测。因此，开发便捷、廉价且性能稳定 带 n 型金属氧化物。CeO 2 中 Ce 和 Ce 间存在相互

收稿日期：2020-08-31; 定用日期：2020-10-22; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200816
基金项目：国家自然科学基金青年项目（52002088）；广西自然科学基金面上项目（2018GXNSFAA294001）；广西科技重大研究项目
（桂科 AB18126008）；广西创新驱动发展专项（桂科 AA19254022）；崇左市科技项目（FA2018002，FA2019003，FA2020003）
作者简介：文晓慧（1991—），女，硕士生，E-mail：1119543297@qq.com。联系人：孙丽霞（1984—），女，博士，讲师，E-mail：
binglin0628@163.com。