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基于ZnO-SnO2纳米纤维的化学链燃烧式甲烷传感器研究
曹小荣 , 胡明江
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.160283
采用双喷嘴静电纺丝技术制备了ZnO-SnO2纳米纤维,将制备的ZnO-SnO2纳米纤维均匀涂覆于铂热敏电阻表面形成催化薄膜,设计了一种新型化学链燃烧式甲烷传感器。采用 X 射线衍射仪、扫描电子显微镜、全自动程序化学吸附仪和X-射线光电子能谱仪,表征了ZnO-SnO2纳米纤维的相组成和微观形貌,讨论了催化薄膜表面的电化学性能对甲烷化学链燃烧反应的影响。采用DL07-YJ108D型电压测量仪测试了甲烷传感器灵敏响应性、温湿特性、选择性和长期稳定性。结果表明,以Zn50纳米纤维为催化薄膜的甲烷传感器,在温度为350℃,甲烷浓度为0.1-60 μg/L时,传感器线性度和灵敏度最大值分别为99.4%和0.12 V/(μg/L),最大响应为8.2 V,动态响应和恢复时间分别为5.4和10.8 s,承受的最大相对湿度为95%。在矿井中连续使用6个月后,响应下降了2.0%。
关键词: 静电纺丝, 甲烷, 传感器, 化学链燃烧, 纳米纤维, 催化薄膜
基于SnO2-CuO纳米纤维的薄膜型H2S传感器研究
胡明江 , 王忠
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.160166
采用同轴静电纺丝技术制备了SnO2-CuO复合纳米纤维,采用提拉法将SnO2-CuO纳米纤维涂覆于印有梳状Au电极的氧化铝陶瓷管表面形成敏感薄膜,设计了一种新型薄膜式H2S传感器。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱(XPS)表征SnO2-CuO纳米纤维的相组成和微观形貌,分析了敏感薄膜成分配比和厚度对硫化氢敏感机理和电化学特性。采用WS-30A型气敏元件分析仪测试了H2S传感器敏感特性、温度特性、湿度特性、动态响应、抗干扰特性和稳定性。结果表明,以C50纳米纤维为敏感薄膜(膜厚为70 nm)的H2S传感器,在温度为25℃,H2S气体浓度为10-60 mg/L时,传感器线性度和灵敏度分别为92.3%和98.2%,响应最大值为1080,承受的最大相对湿度为95%,动态响应和恢复时间分别为4和12 s。此传感器对CO,NO2,SO2,NH3,CO2,CH4和H2等有害气体具有较好的抗干扰性。在矿井中连续使用12月后,响应衰减了9.2%,响应正常时间为10.9月。
关键词: 同轴静电纺丝, 硫化氢, 传感器, 纳米纤维, 敏感薄膜
基于CeO2-Co3O4纳米纤维的催化发光式甲醛传感器研究
胡明江 , 吕春旺 , 杨师斌 , 王忠
doi:  10.11895/j.issn.0253-3820.170221
采用双喷嘴静电纺丝法制备了CeO2-Co3O4纳米纤维,将制备的CeO2-Co3O4纳米纤维均匀涂覆于μ型加热线圈表面形成催化发光薄膜,设计了一种新型催化发光甲醛传感器。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、全自动程序化学吸附仪和X-射线光电子能谱仪,表征了Co3O4-CeO2纳米纤维的相组成和微观形貌,讨论了甲醛在CeO2-Co3O4催化剂表面的电化学特性和催化发光机理。在优化条件下,即波长500 nm、温度550℃、载气流速0.2 L/min,甲醛传感器件(Ce30)催化发光强度与甲醛浓度在1.2-50μg/m3范围内有良好的线性关系,灵敏度为40.04 a.u./(μg/m3),检出限为1.2μg/m3,动态响应和恢复时间分别为2.4和3.5 s。此传感器可用于汽车尾气中甲醛浓度检测,相对误差范围为0.4%-1.1%,相对标准偏差RSD < 3%(n=6)。
关键词: 静电纺丝, 甲醛, 传感器, 纳米纤维, 催化发光, 汽车尾气