《無機複合一維納米纖維的製備及其敏感性質研究》是依託吉林大學，由李國棟擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：無機複合一維納米纖維的製備及其敏感性質研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李國棟
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
材料製備：採用電紡絲法製備多種金屬氧化物一維納米纖維。研究電紡絲條件對纖維結構的影響；利用共軸紡絲將Pt等金屬/氧化物粒子裝載於納米纖維的內部，形成具有中空結構的內摻雜複合納米纖維；通過在靜電紡絲溶液中引入金屬鹽/醇鹽或無機納米粒子等製備均勻摻雜/修飾的複合納米纖維；通過光化學還原等方法，在(複合)纖維表面沉積金屬/氧化物粒子；通過水熱等方法，在(複合)纖維表面控制生長複合敏感（粒子）層；通過模板造孔、光化學造孔等手段製備多孔複合纖維。敏感性能：研究材料對低濃度氫氣、氨氣和甲醛等氣體的敏感性能。感測器件製作：擬通過電場、磁場等控制（複合）納米纖維直接沉積在平板基底上，再通過光化學還原等方法原位製備複合納米纖維平板感測器。建立材料的微結構與敏感性能間的內在聯繫，揭示複合一維納米纖維對吸附、選擇性和輸運特性的影響，從化學角度闡釋感測性能的本源。獲得具有優異性能和套用價值的複合納米纖維感測器。
結題摘要
針對傳統氣體感測材料存在的回響恢復速度慢、回響值低、選擇性差、環境穩定性等還不能完全滿足要求。本項目採用靜電紡絲、水熱合成以及溶劑熱合成等技術合成了SnO2、In2O3、ZnO等一維或低維材料及其複合材料，再通過Pt、Ag以及其他納米材料的修飾，獲得了普遍具有比較大比表面積的氣體感測材料。通過系統地研究合成條件對材料性能和微結構的影響，獲得了10餘種具有優異氣體感測性能的材料，這些材料對低濃度的氫氣、甲醛、三乙胺、NO2、乙醇或硝基化合物等目標氣體展現出優異的回響和恢復特性和很好的選擇性，極低的檢測限。項目執行期間，總計發表相關研究論文33篇（第一資助標註），申請專利6件，獲批4件，獲得上海市自然科學獎一等獎1項（排名第四）。其中有代表性的成果為：1、鐵酸鍶鑭修飾的n型二氧化錫納米纖維表現出優異的乙醇感測性能，為未修飾二氧化錫納米纖維的5倍，同時我們還給出了性能提升的機制；2、二氧化錫包覆的三氧化二銦納米纖維，該材料在室溫下，對氨氣具有極佳的回響及回響恢復速度，可以檢測0.1ppm的氨氣，回響值達到了2.0；3、製備了鐵酸鍶鑭納米粒子修飾的三氧化二銦/二氧化錫複合納米纖維，該複合纖維表現出優異的抗濕性能，而且對三甲胺有優異的選擇性和高回響型，對1ppm三甲胺的回響值達到8.1。4、結構可控的多孔鎵銦雙金屬氧化物納米纖維用於高回響值和高選擇性的甲醛檢測，由小納米粒子(∼4.6 nm)組裝的Ga0.6In1.4O3納米纖維表現出著最優的氣敏性質，其回響值為純In2O3器件的4倍；5、對痕量硝基爆炸物回響優異的空心ZnO納米材料，該材料對硝基化合物的檢測限分別為： 硝基甲苯10 ppb， 二硝基甲苯3 ppb，硝基甲烷100 ppb和硝基乙烷100 ppb。此外，我們還發現了新的感測機制—配位作用導致的電子轉移機制，該機制有利於提高胺類材料的選擇性和回響性。
