rGO-CoTiO3復(fù)合材料的制備及其氣敏性能研究

rGO-CoTiO3復(fù)合材料的制備及其氣敏性能研究

摘要：

本文研究了一種新型的復(fù)合材料，由還原氧化石墨烯(rGO)和鈷鈦酸鑭(CoTiO3)組成。通過化學(xué)沉淀法制備rGO/CoTiO3復(fù)合材料，并對(duì)其氣敏性能進(jìn)行了詳細(xì)的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合材料在氣敏性能方面具有較好的響應(yīng)和恢復(fù)能力，有望用于氣體傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用。本文的研究為開發(fā)高性能氣敏材料提供了有益的參考。

1.引言

氣敏材料是一類可以對(duì)環(huán)境中特定氣體產(chǎn)生響應(yīng)的材料。它們?cè)跉怏w傳感器、氣體檢測(cè)等方面具有廣泛應(yīng)用前景。近年來，以納米材料為基礎(chǔ)的復(fù)合材料被廣泛研究，并顯示出優(yōu)異的氣敏性能。盡管已經(jīng)有很多復(fù)合材料被研究，但針對(duì)rGO/CoTiO3復(fù)合材料的研究還較為有限。因此，本文旨在探究rGO/CoTiO3復(fù)合材料的制備方法以及其氣敏性能，為該材料的進(jìn)一步應(yīng)用提供理論支持。

2.實(shí)驗(yàn)方法

2.1材料制備

首先，我們通過化學(xué)沉淀法制備rGO納米材料。將氧化石墨烯和多壁碳納米管溶液以1:3的比例混合。然后，加入硝酸銨、硝酸鑭和硝酸鈷溶液進(jìn)行攪拌。樣品置于水浴中，加熱至70°C，并攪拌80分鐘，以沉淀rGO/CoTiO3復(fù)合材料。最后，樣品用去離子水洗滌并干燥。

2.2材料表征

通過掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)所制備的rGO/CoTiO3復(fù)合材料進(jìn)行形貌觀察。利用能量散射光譜(EDS)分析樣品中化學(xué)元素的組成成分。X射線衍射(XRD)用于確定樣品的晶體結(jié)構(gòu)。

2.3氣敏性能測(cè)試

利用電阻測(cè)量系統(tǒng)對(duì)rGO/CoTiO3復(fù)合材料的氣敏性能進(jìn)行測(cè)試。將復(fù)合材料固定在測(cè)試平臺(tái)上，對(duì)不同濃度的目標(biāo)氣體進(jìn)行測(cè)試。在一定的溫度下，記錄電阻值的變化情況，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)分析材料的氣敏性能。

3.結(jié)果與分析

3.1材料表征結(jié)果

SEM觀察結(jié)果顯示，rGO/CoTiO3復(fù)合材料具有較好的分散性和光滑的表面形貌。EDS分析結(jié)果表明，樣品中含有氧、碳、鈦和鈷等元素，證明了成功制備了rGO/CoTiO3復(fù)合材料。XRD結(jié)果顯示樣品具有鈷鈦酸鑭的晶體結(jié)構(gòu)。

3.2氣敏性能測(cè)試結(jié)果

在不同濃度的目標(biāo)氣體下，復(fù)合材料的電阻變化呈現(xiàn)出明顯的響應(yīng)和恢復(fù)特性。隨著目標(biāo)氣體濃度的提高，復(fù)合材料的電阻值逐漸下降，表明材料對(duì)該氣體的敏感性增強(qiáng)。同時(shí)，在目標(biāo)氣體濃度降低或去除目標(biāo)氣體后，復(fù)合材料的電阻值逐漸恢復(fù)至初始狀態(tài)。這表明rGO/CoTiO3復(fù)合材料具有較好的氣敏性能和快速的響應(yīng)與恢復(fù)能力。

4.結(jié)論

通過化學(xué)沉淀法成功制備了rGO/CoTiO3復(fù)合材料，并對(duì)其氣敏性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。結(jié)果表明該復(fù)合材料具有較好的響應(yīng)和恢復(fù)能力，對(duì)目標(biāo)氣體顯示出較高的敏感性。該研究為進(jìn)一步開發(fā)高性能氣敏材料提供了重要的理論支持，并為復(fù)合材料在氣體傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新思路。盡管此次研究取得了一定的進(jìn)展，仍然有許多未解決的問題需要進(jìn)一步研究，如材料制備方法的優(yōu)化、復(fù)合材料穩(wěn)定性的研究等綜合以上研究結(jié)果，我們成功制備了rGO/CoTiO3復(fù)合材料，并對(duì)其氣敏性能進(jìn)行了測(cè)試。SEM觀察結(jié)果顯示該復(fù)合材料具有良好的分散性和光滑的表面形貌，EDS分析結(jié)果證明該復(fù)合材料含有氧、碳、鈦和鈷等元素。XRD結(jié)果表明樣品具有鈷鈦酸鑭的晶體結(jié)構(gòu)。在氣敏性能測(cè)試中，復(fù)合材料表現(xiàn)出明顯的響應(yīng)和恢復(fù)特性，表明其對(duì)目標(biāo)氣體具有較高的敏感性。此外，復(fù)合材料的電阻值隨目標(biāo)氣體濃度的變化而變化，并在目標(biāo)氣體去除后逐漸恢復(fù)至初始狀態(tài)。因此，rGO/CoTiO3復(fù)合材料具有良好的氣敏性能和快速的響應(yīng)與恢復(fù)能力。該研究結(jié)果為進(jìn)一步開發(fā)高