1、氣體傳感器是一種探測氣體種類及濃度的器件，隨著日益加劇的環(huán)境問題，研發(fā)具有優(yōu)異性能的氣體傳感器逐步成為當下研究的重要課題之一。氧化錫（SnO2）是重要的寬禁帶（Eg=3.6 eV）n型半導體之一，在室溫下具有較高的激子束縛能（130 meV），由于其具有價格低廉、靈敏度高、響應快和穩(wěn)定性好等諸多特點，使其在氣體傳感器領域受到了廣泛的關注與應用。氣敏反應是發(fā)生在SnO2納米材料表面的氣-固界面上的化學反應，材料的微觀結構、表面缺陷和形貌等

2、對氣敏性能都有重要的影響。因此，可以通過稀土元素或者貴金屬摻雜、表面修飾、異質結構筑等方式對SnO2納米材料進行改性來提高材料的氣敏性能。本實驗主要以靜電紡絲法和模板法制備了SnO2納米管、空心納米球和多殼層納米球，并對其氣敏性能進行了測試。主要研究工作如下：
　　1.通過結合靜電紡絲法和熱處理制備了二氧化錫納米管，并用不同質量比的稀土元素Yb進行摻雜優(yōu)化，采用XRD、SEM、TEM、XPS、BET等多種現(xiàn)代化現(xiàn)代檢測技術對樣品進

3、行了表征，探究了Yb元素摻雜對樣品結構、形貌及氣敏性能的影響，最后還對樣品的形成機理和氣敏機理進行了分析。結果顯示所有樣品均具有清晰的管狀結構，是由大量無規(guī)則的納米顆粒聚集而成的，并且隨著Yb元素的摻雜，SnO2納米管的直徑由320 nm減小到了200 nm。Yb離子成功以以Yb3+的形式摻雜進入SnO2晶格中，大大增加了材料表面吸附氧的數(shù)量，提高了樣品在空氣中的電阻值。以1.0 wt％Yb摻雜SnO2納米管為基體材料的傳感器在340℃

4、時對乙醇氣體表現(xiàn)出了最優(yōu)的氣敏性能，而其性能的提升主要歸功于樣品獨特的空心多孔特性和適度的摻雜優(yōu)化。
　　2.用葡萄糖和去離子水為原料，通過水熱法制備了平均尺寸約為320 nm的C球，隨后以制備的C球為模板，進行了多孔SnO2空心納米球的合成。表征結果證明SnO2空心納米球的平均直徑約為110 nm，這是由于在煅燒過程中隨著C模板的去除，前驅物隨之向內塌陷所造成的。樣品由許多SnO2納米顆粒組成的，表面疏松多孔。BET測試也進一步

5、驗證了樣品的多孔特性，且孔徑尺寸為20.49 nm，這種結構特點有利于SnO2與目標氣體間的反應進而提高器件的靈敏度。老化時間為48 h的樣品在260℃時對500 ppm乙醇氣體的響應值達到了673，且響應-恢復時間也低至10-11s。大的比表面積為氣體的吸附提供了更多的活性位點，多孔特性促進了氣體分子的流通和擴散，有效增加了化學反應的速率，在提高傳感器靈敏度的同時降低了最佳工作溫度。
　　3.實驗首先通過調節(jié)水熱反應的實驗參數(shù)優(yōu)

6、化了C微球模板，制備出了分散性良好、平均尺寸約為2μm的C微球。再通過調節(jié)實驗試劑的配比和熱處理的升溫速率，以該C微球為模板制備出了平均直徑約為1.05μm的多殼層SnO2納米球。TEM表征證明樣品具有獨特的核殼結構，兩個閉合的球殼和一個實心核構成，且內外兩個球殼的厚度均為100 nm。多殼層的結構特點能夠為氣體分子的吸附提供多個吸附面，使傳感器的最佳溫度向低溫方向偏移。氣敏測試中多殼層SnO2納米球對丙酮氣體表現(xiàn)出了高的響應值(500