吉林大学电子学院硕士终期答辩课件.pptxVIP

基于ZIF-8模板的多孔性ZnO材料制备及其气敏性能的研究电子科学与工程学院答辩人：XXX 导师：XXX教授主目录CONTENT烧温度对基于ZIF-8模板的多孔性ZnO的影响ZIF-8材料合成探索升温速率对基于ZIF-8模板多孔性ZnO的影响研究意义及背景研究背景及意义行业背景THE BACKGROUND第一部分金属有机骨架材料简介ABOUT MOFS MATERIALS行业背景THE BACKGROUND行业大背景大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的程度以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件。各类生产企业排放的工业废气是大气污染物的重要来源。金属有机骨架材料简介ABOUT MOFS MATERIALS金属有机骨架材料是一类由可调节孔径的有序网络构成的新型晶体杂化材料，包括金属节点和有机骨架，具备高孔隙率和较高的比表面积。这类材料具有一些特殊性质，其重要的应用甚广，包括气体吸收分离，药物运输以及光传感等。沸石咪唑骨架材料（ZIFs）因其可行的合成方法和优良的化学和热稳定性受到很多人关注。锌基复合材料ZIF-8的拓扑结构与硅铝沸石材料相同，具有可调节的孔隙和良好的化学功能，有很好的化学稳定性，已应用于许多领域，但由于其气敏性能差，很少直接应用在气体传感。然而我们可以利用其独特的结构，将其作为模板制备空心微/纳米结构金属氧化物，使它间接应用于气敏成为可能。ZIF-8材料合成探索实验流程THE PROCESS第二部分材料表征CHARACTERIZATION OF MATERIALS气敏测试GAS SENSING TEXT机理解释THE MECHANISM实验流程THE PROCESS将六水合硝酸锌1.485g加入至20ml甲醇中搅拌、二甲基咪唑1.642g加入至另一20ml甲醇中搅拌，将搅拌得到的两份无色溶液混合后继续搅拌一分钟，然后静置24h将混合溶液放入离心机中用乙醇离心清洗三次，将白色产物于70 ℃条件下干燥，得到目标产物。为了探究改变反应溶剂对产物影响，其他实验药品和步骤不变，仅将反应溶液20ml甲醇分别换为DMF、乙醇，进行实验。SEM表征SEM CHARACTERIZATION甲醇乙醇DMFXRD表征XRD CHARACTERIZATION气敏测试GAS SENSING TEST甲醇DMF乙醇机理解释THE MECHANISMZIF-8的禁带宽度为4.2eV，禁带宽度较大，价电子脱离价键的束缚较困难，这就大大的抑制了其气敏性能1气敏性能不佳的原因由于ZIF-8具有金属离子被咪唑环包裹这种特殊的分子结构，材料杂质阻止气体与敏感层发生反应，导致气体与半导体表面的氧化还原反应受到影响，也会抑制到材料的气敏性能。2煅烧温度对基于ZIF-8模板的多孔性ZnO的影响实验流程THE PROCESS第三部分材料表征CHARACTERIZATION OF MATERIALS气敏测试GAS SENSING TEXT机理解释THE MECHANISM实验流程THE PROCESS将六水合硝酸锌1.485g加入至20ml甲醇中搅拌、二甲基咪唑1.642g加入至另一20ml甲醇中搅拌，将搅拌得到的两份无色溶液混合后继续搅拌一分钟，然后静置24h。其他实验药品和步骤不变，仅将反应溶液20ml甲醇分别换为DMF、乙醇，进行实验。将混合溶液放入离心机中用乙醇离心清洗三次，将白色产物于70°C条件下干燥，得到目标产物。将上一步制备好的三种初始产物，每一种再分别分为三份，分别放入马弗炉中在300 ℃ 、350 ℃ 、400 ℃下煅烧3h，升温速率为1 ℃ /min，得到最终的产物共九份。SEM表征SEM CHARACTERIZATIONDMF乙醇甲醇300℃350℃400℃XRD表征XRD CHARACTERIZATIONTEM表征TEM CHARACTERIZATION最佳工作温度气敏测试GAS SENSING TEST饱和性测试气敏测试响应恢复特性选择性测试气敏测试GAS SENSING TEST最佳工作温度350℃400℃气敏测试GAS SENSING TEST饱和性测试350℃400℃气敏测试GAS SENSING TEST响应恢复特性350℃400℃气敏测试GAS SENSING TEST选择性测试机理解释THE MECHANISM在甲醛环境中，甲醛分子可以与吸附氧发生反应，释放被捕获的电子回到ZnO导带，从而增加了载流子浓度和电子迁移率，导致传感器的电阻降低。在这里可能发生下列反应： HCHO + 2O-(ads)→CO2 + H2O + 2e反应溶剂为甲醇，煅烧温度为350°C，升温速率为1°C/min条件下制备得到的ZnO具有较好的气敏性能原因：由于煅烧温度较低，ZIF-8分解过程较慢，较易形成尺寸较小的ZnO