1 wt% RGO-CdFe2O4复合材料:高性能丙酮气体传感器

0 下载量 58 浏览量 更新于2024-08-30 收藏 1.47MB PDF 举报
"本文主要研究了通过水热法制备的还原氧化石墨烯(RGO)-CdFe2O4复合材料在丙酮气体传感中的性能。研究者以不同的RGO含量(0、0.1、0.5、1、2和3 wt%)制备了复合材料,并通过X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-解吸和拉曼光谱等多种表征手段对其进行了详细分析。实验结果显示,含有1 wt%RGO的RGO-CdFe2O4复合材料传感器在检测丙酮蒸气时表现出优异的敏感性和选择性。在270°C下,针对1000 ppm和0.01 ppm丙酮蒸气,该传感器的响应值分别为1069.0和2.0,响应时间和恢复时间分别为5秒和3秒。" 这篇论文探讨的关键知识点包括: 1. **水热法制备复合材料**:这是一种在高温高压水溶液环境下合成纳米材料或复合材料的方法。在此过程中,RGO与CdFe2O4在180°C下反应12小时,形成均匀的复合材料。 2. **还原氧化石墨烯(RGO)**:氧化石墨烯经过化学还原得到的材料,具有良好的导电性和大的比表面积,能增强复合材料的传感性能。 3. **CdFe2O4**:这是一种磁性氧化物,通常称为磁赤铁矿,具有较高的热稳定性和化学稳定性,常用于气体传感器中。 4. **复合材料特性分析**:XRD用于确定材料的晶体结构;TGA测量材料的重量随温度变化,评估其热稳定性;FT-IR分析化合物的官能团;SEM观察材料表面形态;N2吸附-解吸分析孔隙结构;拉曼光谱则揭示材料的分子振动模式。 5. **气敏响应和选择性**:传感器对特定气体(丙酮)的响应程度和对其他气体的区分能力是评价其性能的重要指标。实验发现1 wt%RGO-CdFe2O4复合材料的传感器在这两方面表现突出。 6. **丙酮传感性能**:在270°C下,1 wt%RGO-CdFe2O4传感器对丙酮具有高响应度,对于1000 ppm和0.01 ppm丙酮的响应值分别为1069.0和2.0,且具有快速的响应和恢复时间,这表明其在低浓度丙酮检测上的潜力。 7. **应用前景**:鉴于其出色的丙酮检测性能,这种RGO-CdFe2O4复合材料传感器可能在环境监测、工业生产过程控制以及医疗诊断等领域有广泛的应用价值。 这篇研究展示了RGO-CdFe2O4复合材料在气体传感领域的优越性能,尤其是在丙酮检测方面,为设计新型高性能气体传感器提供了新的思路。