实验三、活性氧化锌粉体制备及气敏性能测定
氧化锌是一种多功能材料，在压电陶瓷、颜料、石油化工、催化、橡胶、塑料、涂料、电子及敏感材料等领域得到广泛应用。作为半导体气敏材料，氧化锌是研究最早、应用最广泛的气敏材料之一，它的优点是对可燃气体具有较高的检测灵敏度，通过掺杂提高其气敏选择性，从而达到对硫化氢、液化气、乙醇蒸汽和一氧化碳等气体的选择性检测。氧化锌气敏材料的缺点是工作温度较高，一般为400 ~ 500℃，气敏选择性较差。因此，对氧化锌气敏材料的改进主要集中在提高灵敏度、改善选择性、降低功耗等方面。其方法有贵金属或稀土金属掺杂、氧化物复合以及元件表面修饰等。
活性氧化锌的制备方法主要是化学沉淀法，其中包括直接沉淀法和间接沉淀法。直接沉淀法是向锌溶液中加入沉淀剂(如碳酸铵，氨水，草酸铵等)，直接发生反应形成氧化锌前驱物沉淀，之后煅烧得到活性氧化锌粉末。间接沉淀法是向锌溶液中加入尿素或六次甲基四铵等均相沉淀剂，通过它们在溶液中进行的化学反应(生成沉淀剂)使前驱物沉淀在溶液中均匀缓慢析出，经煅烧得到活性氧化锌粉体。
本实验用稀硫酸酸浸锌焙砂得到Zn2+溶液，之后以碳酸铵为沉淀剂，采用直接沉淀法制备活性氧化锌粉体。将该粉体涂敷在陶瓷管表面制成气敏元件，用电压测量法测定活性氧化锌对乙醇蒸汽的气敏性能。
一、实验目的
1、通过氧化锌粉体的制备，了解液相法制备粉体材料的一般方法和过程；
2、了解和使用差热-热重分析(TG?DTA)测定固体物质的热分解性能；
3、使用X?射线衍射分析(XRD)测定固体物质的物相结构；
4、通过氧化锌气敏材料的制备和性能测试，了解其它气敏材料的制备、气敏性能测定的一般方法。
二、基本原理
1、锌焙砂制备氧化锌
锌焙砂系由锌精矿经氧化焙烧得到，用稀硫酸溶解时发生下列反应：
ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O
锌焙砂中的杂质元素也和硫酸反应
FeO·Fe2O3 + 4 H2SO4 = FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4 H2O
MnO2 + H2SO4 = MnSO4 + 1/2 O2 + H2O
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
CdO + H2SO4 = CdSO4 + H2O
NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O
从共存杂质元素性质可知除杂的关键是除去铁、锰。而Cu2+、Cd2+、Ni2+等则可以通过往溶液中加入过量的锌粉，Zn与相应离子发生置换反应使Cu、Cd、Ni等与过量的Zn 粉一起沉淀析出，从而达到除杂的目的。
在弱酸性介质中加入高锰酸钾溶液, 使Fe2+氧化为Fe3+, Mn2+氧化为四价锰，最后以MnO2·x H2O形式沉淀去除。调整PH值至5.0时Fe3+生成Fe(OH)3沉淀，过滤除去，得到硫酸锌精溶液，再加入碳酸铵溶液，即得碱式碳酸锌沉淀，碱式碳酸锌热分解即得活性氧化锌。
4 ZnSO4 + 4 (NH4)2CO3 + 4 H2O = Zn4CO3(OH)6·H2O + 4 (NH4)2SO4 + 3 CO2
Zn4CO3(OH)6·H2O = 4 ZnO + CO2 + 4 H2O
2、半导体气敏陶瓷的工作机制
半导体气敏陶瓷传感器是利用半导体陶瓷与气体接触时电阻的变化来检测低浓度气体。半导体陶瓷与气体接触时会发生材料表面吸附气体分子，如果外来原子的电子亲和能大于半导体表面的溢出功，原子将从半导体表面得到电子，形成负离子吸附，相反形成正离子吸附。电子的迁移，引起能带弯曲，使功函数和电导率发生变化。
半导体气敏材料一般是非化学计量的氧化物，其表面发生化学吸附时，可有以下四种情况：(a) n型半导体发生负离子吸附；(b) n型半导体发生正离子吸附; (c) p型半导体发生负离子吸附；(d) p型半导体发生正离子吸附。(a)、(d)类吸附导致载流子减少，电导率降低; (b)、(c)类吸附导致载流子增加，电导率增高。一般情况下，无论是n型半导体还是p型半导体对O2等电子接受性的氧化性气体多发生负离子吸附，而对H2、CO、碳氢化物及乙醇等电子给予性的还原性气体多发生正离子吸附。
气敏陶瓷对气体的吸附可分为物理吸附和化学吸附两种。在一般情况下，物理吸附和化学吸附同时存在。在常温下物理吸附是主要方式。由于此种被吸附气体绝大多数以分子状态存在，对电导率贡献不大。所以常温下气敏陶瓷的电导率吸附前后一般变化不大。随着温度的升高，化学吸附增加，并在某一温度时达到最大值。对于化学吸附，陶瓷表面所吸附的气体以离子状态存在。气体与陶瓷表面之间有电子交换，所以对电导率的提高有贡献。一般气敏陶瓷都有一个最佳的工作温度，超过该温度后，气体解吸的几率增加。物理吸附和化学吸附同时减少。
气敏陶瓷传感器的检测灵敏度S一般用元件在空气中的电阻Ra和在被检测气体中的电阻Rg之比(Ra/Rg)表示。元件电阻的测定方法是：在加有一定电压的状态下，把标准负载电阻与元件串联，求出两端电压。
三、实验内容
1、实验仪器及药品
仪器：电动搅拌器, 马弗炉, 烘箱, 台秤, 常规玻璃仪器, 微量进样器, 玛瑙研钵, 差热-热重分析仪, X-射线衍射仪, 气敏元件测试系统。
药品：硫酸(1 : 1), 锌焙砂, 盐酸, 碳酸铵, 锌粉, EDTA标准溶液, 铬黑T指示剂, NH3-NH4Cl缓冲溶液, 无水乙醇等.
2、ZnO的粉体制备
1、酸溶：称锌焙砂(ZnO含量56-60％)10克投入反应瓶中，加水50 ~ 60 ml, 搅拌下加入1:1硫酸6.0-6.5 ml。水浴加热并保持反应温度60 ~ 65度，时间30分钟。反应过程中维持体系pH值2 ~ 3，反应将结束时控制pH值3 ~ 4（若PH偏低，用少量锌焙砂调整），滴加5 %KMnO4溶液5滴继续保温5分钟，之后趁热过滤，沉淀用少量水洗涤。
2、除铁、锰：上面得到的滤液转入反应瓶中，搅拌下加入稀硫酸调整pH值至2 ~ 3。将该溶液加热到80 ℃以上，逐滴加入KMnO4溶液（1.5 %）至微红色不褪为止，升温至水浴沸腾，然后加入氧化锌（分析纯）调整pH值5.0 ~ 5.5，继续煮沸5分钟，之后趁热过滤，少量蒸馏水洗涤滤渣。
3、除Cu、Cd、Ni: 将上述溶液导入反应瓶中，搅拌下加入锌粉~ 0.5克，于50 ~ 60度水浴中反应30分钟，然后抽滤，即得硫酸锌精溶液。
4、沉淀碱式碳酸锌：称取7.0克碳酸铵固体，用40 ml水溶解后转入反应瓶中，搅拌并用水浴加热至40 ℃，恒温。将硫酸锌精溶液缓慢加入到反应瓶中，特别注意在反应后期产生大量CO2气体，如硫酸锌加入过快，将造成外溢。硫酸锌溶液加完后，体系pH值应在6 ~ 8，继续恒温搅拌30分钟，过滤，用蒸馏水洗至滤液中无硫酸根为止。
5、焙烧：将碱式碳酸锌转移至陶瓷坩埚中，105℃烘干，转至马弗炉中于700 ℃焙烧2小时，即得活性氧化锌粉末。
3、氧化锌含量分析
称取烘干试样0.11 ~ 0.13克，（称准至0.0001克）置于500 ml锥形瓶中，加少量水润湿，加1 : 1盐酸3 ml, 溶解后，加水至200 ml, 用1 : 1氨水中和至pH值7 ~ 8（有白色混浊絮状物出现），再加入NH3-NH4Cl缓冲溶液10 ml 和铬黑T指示剂5滴，用标准EDTA滴定至溶液由葡萄紫色变为正蓝色为终点。根据称量样品重量和消耗EDTA体积计算氧化锌含量。
4、碱式碳酸锌差热—热重分析
将上述烘干的碱式碳酸锌样品于空气气氛下以10 ℃/min升温，进行热分析，测定TG-DTA 曲线如图1。
图1 碱式碳酸锌的TG-DTA曲线.
5、碱式碳酸锌和氧化锌的X-射线衍射分析
用Cu Kα射线测定碱式碳酸锌和氧化锌的XRD图谱。测定的图谱与标准图谱对照，可知得到的碱式碳酸锌组分为Zn4CO3(OH)6·H2O（图2），而煅烧后的氧化锌为六方ZnO（图3）.
6、气敏元件制备及气敏性能测试
取少量烘干的氧化锌粉末于玛瑙研钵中，仔细研磨5分钟，使粉体均匀致密地附着在研钵壁上，然后加少量粘合剂（水）1 ~ 5滴，继续研磨30分钟至样品呈糊状。取陶瓷管一只，将其上的铂丝拉直，用毛刷蘸取少量糊状物均匀涂抹于陶瓷管表面。将涂好的陶瓷管放在陶瓷方舟中，尽量保持其表面不被污染，而后将其放入90 ~ 100 ℃的烘箱中烘l ~ 1.5小时取出。再置于马弗炉中，随炉升温至600 ℃。保温1小时后随炉降至室温。
图2 制备的氧化锌前驱物的XRD图与碱式碳酸锌标准谱的对比.
图3 制备的氧化锌的XRD图与六方氧化锌标准谱的对比.
将热处理好的陶瓷管置于元件底座上，将其四根铂丝缠绕于四根支撑柱上, 涂上焊锡膏，用焊锡焊牢。再取一根电阻丝穿过陶瓷管中心，两端敷于支撑柱上，也按上述步骤焊好。
将制作好的元件插入仪器测试底座上。打开气敏测试系统。设置回路电压为10 V,加热电压5.0 V, 调整负载电阻使其基线在0 ~ 0.5V之间，待基线平稳后用微量注射器向配气箱中注入2、4、6、8微升的无水乙醇，使无水乙醇蒸汽浓度分别达到25 ppm、50 ppm、75 ppm和100 ppm，分别测定在这四个浓度下元件对乙醇蒸汽的灵敏度。
四、实验结果与处理
1、ZnO制备产率及含量分析
锌焙砂用量克，以含量56%计，含ZnO 克，制得ZnO 克，收率，产品纯度为。
2、差热热重分析
根据碱式碳酸锌的TG—DTA曲线，解释热效应和失重变化，计算失重率并与理论失重率相比较。
3、X-射线衍射分析
根据碱式碳酸锌和氧化锌的XRD图，分析煅烧前后的物相变化。
4、气敏性能测定
给出ZnO对乙醇气体的响应恢复特性曲线，电阻灵敏度对乙醇浓度的关系曲线．并对结果进行分析讨论．
五、思考题
1、试讨论ZnO制备过程中影响产品质量的因素。
2、试分析ZnO的颗粒粒径对其气敏特性有何影响? 为什么?
2009年第1期 青海师范大学学报(自然科学版) Journal of Qinghai Norm al U niversity(Natural Science) 2009 No.1纳米氢氧化镁阻燃剂的制备工艺 王书海,温小明 (青海师范大学化学系,青海西宁 810008) 摘 要:本文主要研究了湿法纳米氢氧化镁阻燃剂的制备工艺过程,对制得纳米氢氧化镁阻燃剂进行测试,并将粉体添加到 软质PVC体系中测定该体系的活化数、氧指数、拉伸强度和断裂伸长率等.通过单因素优选法和正交试验法分析,结果表 明,最佳的工艺条件:聚乙二醇(PEG)为分散剂,硬脂酸为改性剂,分散剂的用量为2 5%,改性时间为90min,改性温度为 70 ,改性剂用量为5%(质量分数);添加了纳米氢氧化镁阻燃剂粉体的软质PVC体系的阻燃性能有了显著提高,同时减少 了氢氧化镁添加剂的用量和降低了对体系机械力学性能的影响. 关键词:氢氧化镁;阻燃剂;纳米;表面改性;分散剂 中图分类号:O157 5 文献标识码:A 文章编号:1001-7542(2009)01-0043-05 0 引言 随着有机高分子材料的迅速发展和广泛应用,有机物的易燃性和燃烧后放出大量的 卤烟 越来越受到人们的关注.无机阻燃剂的研究被提上日程,无机阻燃剂氢氧化镁由于其分解温度高(340 ~ 490 )、无毒、无烟、抗酸、无腐蚀性、价格便宜等[1]优点受到人们的欢迎.但由于氢氧化镁其表面的强极性的,自身容易聚合.添加到有机材料中很难使其均匀分散,而且界面难以形成很好的结合.通常氢氧化镁阻燃剂在较高的填充量下(填充量高达60%[2])才有较好的阻燃效果,但较高的填充量下有机材料的机械性能和成形性急剧下降.很难在两者之间中和,氢氧化镁的超细化和表面改性成为制约氢氧化镁阻燃剂大量应用的关键. 李克民[3]通过用偶联剂对氢氧化镁表面改性处理添加到有机高分子材料中取得了较好的效果,显著的提高了有机高分子材料的阻燃、抗酸等性能.改性后的氢氧化镁一般颗粒较大,很难在有机高分子材料中达到较好分散的效果.何昌洪、张密林等[4]人以氯化镁和氨水为原料制得了粒径100nm~ 150nm的纳米氢氧化镁,较小颗粒的氢氧化镁由于表面强极性很容易二次聚合,易胶结,洗涤过滤困难,而且收率较低.刘立华、宋云华等[5]人选择了几种常用的表面改性剂对纳米氢氧化镁进行湿法表面改性处理,降低了对有机材料机械力学性能的影响,但制备纳米氢氧化镁条件较为苛刻,工艺较为复杂. 本文首次通过把湿法制得纳米氢氧化镁并不将其从体系中分离,直接在水溶液体系中对其进行包裹改性处理,可以有效的防止了纳米氢氧化镁的二次聚合和胶结.同时通过对不同的试剂和反应条件进行试验,确定了制备纳米氢氧化镁阻燃剂的最佳工艺条件. 1 实验 1 1 主要原料和仪器 1 1 1 原料和试剂 氢氧化镁粉末(由青海镁业有限公司提供;d>10um);聚乙二醇(PEG),(分子量6000上海化学试剂采购供应站);硬脂酸,(大连大平油脂化学有限公司);硬脂酸钠,(常州市环琦贸易有限公司);十二烷基苯磺酸钠,(上海英鹏化学试剂有限公司);钛酸酯偶联剂,(南京能德化工有限公司);十二烷基硫酸钠、 收稿日期:2008-04-09 作者简介:王书海(1986-),男(汉族),江苏徐州人,2007级研究生,研究方向:材料添加剂研究.
实验一金属箔式应变片性能—单臂电桥 1、实验目的了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。 2、实验方法在CSY－998传感器实验仪上验证应变片单臂单桥的工作原理 3、实验仪器CSY－998传感器实验仪 4、实验操作方法 所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝码、一片应变片、F/V表、主、副电源。 旋钮初始位置：直流稳压电源打倒±2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。 实验步骤： （1）了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片。 （2）将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将差动放大器的输出端与F／V表的输入插口Vi 相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F／V表显示为零，关闭主、副电源。 (3)根据图１接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V 档，F／V表置20V档。开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F／V表显示为零，等待数分钟后将F／V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F／V表显示为零。 (4) 将测微头转动到10㎜刻度附近，安装到双平行梁的右端即自由端（与自由端磁钢吸合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使V/F表显示值最小，再旋动测微头，使V/F表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。 (5) 往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下V/F表显示的值，每旋动测微头一周即 压值的相应变化。
实验三、活性氧化锌粉体制备及气敏性能测定 氧化锌是一种多功能材料，在压电陶瓷、颜料、石油化工、催化、橡胶、塑料、涂料、电子及敏感材料等领域得到广泛应用。作为半导体气敏材料，氧化锌是研究最早、应用最广泛的气敏材料之一，它的优点是对可燃气体具有较高的检测灵敏度，通过掺杂提高其气敏选择性，从而达到对硫化氢、液化气、乙醇蒸汽和一氧化碳等气体的选择性检测。氧化锌气敏材料的缺点是工作温度较高，一般为400 ~ 500℃，气敏选择性较差。因此，对氧化锌气敏材料的改进主要集中在提高灵敏度、改善选择性、降低功耗等方面。其方法有贵金属或稀土金属掺杂、氧化物复合以及元件表面修饰等。 活性氧化锌的制备方法主要是化学沉淀法，其中包括直接沉淀法和间接沉淀法。直接沉淀法是向锌溶液中加入沉淀剂(如碳酸铵，氨水，草酸铵等)，直接发生反应形成氧化锌前驱物沉淀，之后煅烧得到活性氧化锌粉末。间接沉淀法是向锌溶液中加入尿素或六次甲基四铵等均相沉淀剂，通过它们在溶液中进行的化学反应(生成沉淀剂)使前驱物沉淀在溶液中均匀缓慢析出，经煅烧得到活性氧化锌粉体。 本实验用稀硫酸酸浸锌焙砂得到Zn2+溶液，之后以碳酸铵为沉淀剂，采用直接沉淀法制备活性氧化锌粉体。将该粉体涂敷在陶瓷管表面制成气敏元件，用电压测量法测定活性氧化锌对乙醇蒸汽的气敏性能。 一、实验目的 1、通过氧化锌粉体的制备，了解液相法制备粉体材料的一般方法和过程； 2、了解和使用差热-热重分析(TG?DTA)测定固体物质的热分解性能； 3、使用X?射线衍射分析(XRD)测定固体物质的物相结构； 4、通过氧化锌气敏材料的制备和性能测试，了解其它气敏材料的制备、气敏性能测定的一般方法。 二、基本原理 1、锌焙砂制备氧化锌 锌焙砂系由锌精矿经氧化焙烧得到，用稀硫酸溶解时发生下列反应： ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O 锌焙砂中的杂质元素也和硫酸反应 FeO·Fe2O3 + 4 H2SO4 = FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4 H2O MnO2 + H2SO4 = MnSO4 + 1/2 O2 + H2O CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O CdO + H2SO4 = CdSO4 + H2O NiO + H2SO4 = NiSO4 + H2O 从共存杂质元素性质可知除杂的关键是除去铁、锰。而Cu2+、Cd2+、Ni2+等则可以通过往溶液中加入过量的锌粉，Zn与相应离子发生置换反应使Cu、Cd、Ni等与过量的Zn 粉一起沉淀析出，从而达到除杂的目的。 在弱酸性介质中加入高锰酸钾溶液, 使Fe2+氧化为Fe3+, Mn2+氧化为四价锰，最后以MnO2·x H2O形式沉淀去除。调整PH值至5.0时Fe3+生成Fe(OH)3沉淀，过滤除去，得到硫酸锌精溶液，再加入碳酸铵溶液，即得碱式碳酸锌沉淀，碱式碳酸锌热分解即得活性氧化锌。 4 ZnSO4 + 4 (NH4)2CO3 + 4 H2O = Zn4CO3(OH)6·H2O + 4 (NH4)2SO4 + 3 CO2 Zn4CO3(OH)6·H2O = 4 ZnO + CO2 + 4 H2O 2、半导体气敏陶瓷的工作机制
石墨烯气敏性能的研究进展 张焕林１，李芳芳２，刘柯钊１ （１ 表面物理与化学重点实验室，绵阳６２１９０７；２ 中国工程物理研究院，绵阳６２１９００ ）摘要 石墨烯因具有高的电子迁移率和超大的比表面积而有望成为新一代的气敏材料，近年来有关石墨烯气体传感器的研究工作逐年增加。概述了石墨烯的结构和特性；介绍了典型石墨烯气体传感器的工作原理；综述了本征和功能化石墨烯的多种气体气敏特性在理论和实验上的研究现状。 关键词 石墨烯 本征石墨烯 改性石墨烯 气敏特性 Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｇａｓ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＧｒａｐｈｅｎｅＺＨＡＮＧ Ｈｕａｎｌｉｎ１，ＬＩ Ｆａｎｇｆａｎｇ２， ＬＩＵ Ｋｅｚｈａｏ１ （１ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１９０７；２ Ｃｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ ６２１９００）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｏｗｉｎｇ ｔｏ ｉｔｓ ｅｘｃｅｐｔｉｏｎａｌｌｙ ｈｉｇｈ ｃａｒｒｉｅｒ ｍｏｂｉｌｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｌａｒｇｅ ｓｕｒｆａｃｅ－ｔｏ－ｖｏｌｕｍｅ ｒａｔｉｏ，ｇｒａ－ｐｈｅｎｅ ｉｓ ｔｈｏｕｇｈｔ ｔｏ ｂｅ ａ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｇａｓ ｓｅｎｓｉｎｇ．Ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ａｒｔｉｃｌｅｓａｂｏｕｔ ｇａｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｐｒｉｎｃｉ－ｐｌｅ ｏｆ ｇａｓ ｓｅｎｓｏｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｉｓ ａｌｓｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｗｅ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｔｕｓ ｏｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｐｒｉｓｔｉｎｅ ａｎｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｔｏ ｖａｒｉｏｕｓ ｇａｓｅｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｇｒａｐｈｅｎｅ，ｐｒｉｓｔｉｎｅ ｇｒａｐｈｅｎｅ，ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｇｒａｐｈｅｎｅ，ｇａｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ 张焕林：女，硕士研究生，从事碳材料的功能化研究 Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇ ｈｌ０６＠１２６．ｃｏｍ０ 引言 石墨烯是除了石墨、金刚石、富勒烯和碳纳米管之外碳元素的又一种同素异形体。它是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状结构， 是构成其他维数材料的基本结构单元，它可以包裹成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管或者堆 垛成三维的石墨［１］ 。２００４年英国曼彻斯特大学的物理学教授Ｇｅｉｍ的研究组［２］ 用高度定向的热解石墨（ＨＯＰＧ） 首次获得了独立存在的高质量的石墨烯， 并对其电学性能进行了系统表征。研究发现石墨烯存在双极性电场效应，具有极大的载流子浓度、超高的载流子迁移率和亚微米尺度的弹性输运等特性。这些优异的性能引起了物理学、 材料学、化学等科研领域的广泛关注，掀起了继富勒烯和碳纳米管后的又一次碳材料研究热潮。石墨烯的发现者Ｇｅｉｍ教授和Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ 博士也因此被授予２０１０年度诺贝尔物理学奖。 ２００７年Ｓｃｈｅｄｉｎ等［３］ 首先发现， 用石墨烯制备的传感器可以检测到单个分子在石墨烯表面的吸附和解吸附行为，这 引起了科学界的极大关注。研究者们随后研究了微机械剥离、化学剥离和化学气相沉积等方法制备的石墨烯的气敏特性，发现本征石墨烯只对ＮＯ２、ＮＨ３等少数气体有较高的灵敏度。于是理论研究者纷纷开始了本征、掺杂和缺陷石墨烯与气体吸附作用机制的研究，发现具有一定缺陷或掺杂的石墨烯对特定的气体有较强的吸附。在理论研究的指导下，最近研究者对石墨烯进行了有目的地掺杂和功能化研究以提 高石墨烯对特定气体的选择性和灵敏度。本文着重介绍本征石墨烯的气敏特性、对气体分子的吸附作用，以及功能化石墨烯对氢气的响应特性。 １ 石墨烯的结构和特性 石墨烯是由ｓｐ２ 杂化的碳原子紧密排列构成的二维六角 结构的单层石墨，每个碳原子通过σ键与相邻的３个碳原子连接，这些强Ｃ－Ｃ键的网状结构使石墨烯片层具有优异的结构刚性。每个碳原子都有１个未成键的电子， 这些电子在与原子平面垂直的方向上形成的离域π轨道上自由运动，赋予 石墨烯良好的导电性［４］。石墨烯ｓｐ２ 杂化的碳碳键的长度为０．１４２ｎｍ［５］，单原子层的理论厚度为０．３４ｎｍ［６］ 。图１为石墨 烯的能带结构和布里渊区图［７］ ，价带和导带在费米能级的６ 个顶点上相交，由此表明石墨烯是一种零带隙的物质，具有 金属性。石墨烯中电子的典型传导速率为８×１０５ ｍ·ｓ －１，接近光在真空中传播速度的１／４００ ，比一般半导体的电子传导速率大得多［８］ 。除此之外，当石墨烯被裁剪为宽度小于 １０ｎｍ的纳米条带时会产生一定的带隙， 这种半导体石墨烯在晶体管中有较大的潜在应用价值［ ９］ 。目前已证实的石墨烯的优异的物理性质包括：室温下高 的电子迁移率（１５０００ｃｍ２·Ｖ－１·ｓ－１）［２，１０］ ；优异的热导率（约５０００Ｗ·ｍ－１·Ｋ－１）［１１］ ，是Ｃｕ热导率的１０倍多；超高的力学性能，破坏强度为４２Ｎ／ｍ，杨氏模量为１．０ＴＰａ［１ ２］ ；超大的比表面积，理论值为２６３０ｍ ２·ｇ－１［１３］；几乎完全透明，光透· ９３·石墨烯气敏性能的研究进展／张焕林等
纳米氢氧化镁的制备 1 前言 氢氧化镁为新型镁质无机阻燃剂, 具有无毒、无烟、阻燃效果好等特点, 近年来已成为减烟、抑烟、阻燃等方面重要的无机阻燃剂。随着我国高分子合成材料工业快速发展及阻燃法规不断健全和完善, 对阻燃剂需求随之增加, 作为无毒、抑烟型的环保无机阻燃剂Mg( OH) 2 的需求更是十分迫切, 我国无机阻燃剂占整个阻燃剂用量的50% , 其中氢氧化镁阻燃剂 占无机阻燃剂30% 左右, 每年需要氢氧化镁阻燃剂9 万t, 但我国目前氢氧化镁阻燃剂年生产能力约为1. 3 万t , 故我国氢氧化镁发展潜力巨大[1~ 2] 。我国是镁矿资源大国, 具有得天独厚的资源优势和良好的市场前景。因此, 我国应改进Mg(OH) 2 现有生产工艺、规模化生产, 并加强Mg(OH) 2 应用研究, 以促进我国Mg ( OH) 2 阻燃剂的生产和发展。我国生产的氢氧化镁纯度低, 粒度分布较宽, 而目前国外都需要高纯微细氢氧化镁产品, 特别是 高纯纳米级的氢氧化镁产品, 用于各种高档复合材料的阻燃成分[ 3~ 4] 。纳米氢氧化镁是指颗粒粒度介于1~ 100 nm 的氢氧化镁, 作为一种纳米材料, 它具有纳米材料所具有的共性特点, 即小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子效应等, 用它充填于复合材料中能大大提高材料的阻燃性能、力学性能和其它性能。 2 氢氧化镁与其他碱类的比较 质言之，氢氧化镁毕竟是一种“碱”，与其他传统碱相比当然是一种弱碱。具有独特的缓冲能力。氢氧化镁除在作为阻燃剂领域应用外，在其他领域应用特别是作为中和剂应用都基于这种特性。现将氢氧化镁比其他传统碱类物质所具有的优点综述如下。使用Mg(OH)2做中和剂时，溶液的pH值一般不会超过9，这恰好是美国环保局的“清洁水条例(CleanwaterAet)”中允许排放物pH值的最高限度[5]，而其他碱类物质一般都大于12;与用生石灰、消石灰不同，用Mg(OH)2中和含硫酸的液体时形成可溶性的硫酸镁，可作为硫镁肥代替水镁矾(Kieserite)，而用前者则会形成难溶的硫酸钙;Mg(OH)2中和能力强，中和同体积和同浓度的含酸废液，Mg(OH)2用量比通常碱的用量减少30%。由于中和速度慢，形成的砖泥致密，体积小，沉降快，过滤时间缩短，龄泥的处理和排人费用也比传统的处理方法减少30%，在温度零度时不结冰，从而可降低人工和维修费用。属弱碱性物质，作业处理和使用均安全可靠[6]。关于氢氧化镁的这些优点，国外有很多议论，如美国DOW化学公司氢氧化镁市场部经理Mark Tomik说:“这种化学品正在敦促越来越多的厂家对酸性液体进行处理时加以采用，以取代传统方法。他还说，用户通过使用氢氧化镁而不用其他碱类物质，在沉淀物处理和清除方面可节省60%的费用[5]。” 3 纳米氢氧化镁的制备技术[ 7] 3. 1 直接沉淀法 直接沉淀法制备纳米氢氧化镁是向含有Mg2+的溶液中加入沉淀剂, 使生成的沉淀从溶液中析出,最常见的是氢氧化钠法和氨法[ 8- 11] , 反应过程为: Mg2+ + 2NaOH Mg(OH)2 + 2Na+ ( 1) Mg2+ + 2NH3.H2O Mg(OH)2 + 2NH4+ ( 2) 直接沉淀法操作工艺简单, 控制反应条件可制得片状、针状和球形的纳米氢氧化镁粉体。东北大学林慧博等[7]研究了用NaOH 和MgC l2.6H2O制备纳米氢氧化镁的最佳工艺条件为:反应 温度80℃, 反应时间20 min, Mg2+ 和OH- 物质的量比为1 ：2 ,Mg2+ 浓度为0. 5 mol/ L, 制得产品粒径约为90nm的片状均匀分散的氢氧化镁。由于氨的挥发性较强, 所以氨法制备纳米氢氧化镁容易造成环境污染。但用氢氧化钠方法制备纳米氢氧化镁成本相对较高,而且制备分散性良好的纳米氢氧化镁所需反应条件苛刻。
文章编号:1000-9930(2002)04-0031-04 纳米氧化锌粉的表面改性研究 葛岭梅, 贾鹏涛, 薛韩玲, 许满贵 (西安科技学院材料系,陕西西安710054) 摘要:以Zn (N O 3)2·6H 2O 和CO (NH 2)2为原料,采用均相沉淀法制备纳米氧化锌粉.用扫描电镜对产物粒度大小、形貌进行观察,并对其影响因素进行了探讨.结果表明,在反应温度为120℃,反应时间为2.5h 时,所制的纳米氧化锌的产率最大.用不同的表面改性剂对纳米Z nO 进行表面改性,粉体不再发生团聚.图6,表7,参5.关 键 词:均相沉淀法;纳米氧化锌;改性;团聚;过饱和中图分类号:T B 383 文献标识码:A 近年来,在纳米材料的研究中,纳米氧化锌的研究 极为活跃,它所具有的许多突出性质,使它广泛的应用于化纤、橡胶、塑料、涂料、化妆品等行业中.一般沉淀过程是不平衡的,有局部浓度过大问题.利用均相沉淀法可以解决此问题.它是利用某一化学反应中溶液的构晶离子由溶液中缓慢地、均匀地释放出来.此时,加入沉淀剂与被沉淀组份通过化学反应使沉淀在整个溶液中缓慢的生成.由此生成的沉淀分布均匀,浓度低,用此方法可制得多种盐的均匀沉淀[1],最终可得到纳米粒子.但由于纳米粒子粒径小,比表面积和表面能极大,极易团聚,而不能发挥粒径小的特性,故需改性,而且由于材料间相容性问题,如果不进行表面改性,也很难把它加到其它材料中去,因此,作者对纳米氧化锌进行相应改性研究. 1 实验部分 1.1 试剂与仪器 尿素:H 2NCONH 2,分析纯,西安化学试剂厂;硝酸锌:Zn (NO 3)2·6H 2O ,分析纯,成都金山化工试剂厂; 硅烷偶联剂KH845-4,南京曙光化工总厂; 钛酸酯偶联剂NDZ -201,南京曙光化工总厂;钛酸酯偶联剂NDZ -311,南京曙光化工总厂;丙酮:分析纯,CH 3COCH 3,上海化学试剂厂;101-2型干燥箱,北京化玻联仪医疗器械有限公司; SX -4-10型箱式电阻炉,黄骅市渤海电器厂; SHB -B9型循环水式多用真空泵,郑州长城科工贸有限公司; A66025型超声清洗机,无锡市电器设备厂.1.2 实验方法 1.2.1 纳米氧化锌的制备及其工艺路线 选取硝酸锌和尿素为原料,通过均相沉淀法,制备纳米ZnO 微粒.分别取反应时间,反应温度,焙烧时间和焙烧温度等因素进行正交实验和极差分析.4因素3水平表如表1. 表1 纳米氧化锌制备实验因素水平表T ab .1 Facto r and level table of preparation of nano -ZnO pow ders 水平反应时间/h 反应温度/℃焙烧时间/h 焙烧温度/℃11.51002.035022.01102.54003 2.5 120 3.0 450 工艺路线框图如图1所示 . 收稿日期:2001-10-19 作者简介:葛岭梅(1938-),女,西安市人,西安科技学院教授,博士生导师,主要从事纳米材料方面的研究. 第17卷第4期2002年 12月 湘潭矿业学院学报 J .XIANGTAN M IN .INS T .Vol .17No .4 Dec . 2002
33传感器原理及应用实验报告 实验人：程昌 09327100 合作人：雷泽雨 09327104 理工学院光信息科学与技术 实验时间：2011年5月20日，5月27日 实验地点：1号台 【实验目的】 1．了解传感器的工作原理。 2，掌握声音、电压等传感器的使用方法。 3．用基于传感器的计算机数据采集系统研究电热丝的加热效率。 【实验仪器】 PASCO公司750传感器接口1台，温度传感器1只，电流传感器1只，电压传感器1只，声音传感器1只，功率放大器1台，电阻1只(1k)，电容1只（非电解电容，参数不限），二极管1只（非稳压二极管，参数不限），导线若干。 【安全注意事项】 1、插拔传感器的时候需沿轴向平稳插拔，禁止上下或左右摇动插头，否则易损坏750接口。 2、严禁将电流传感器（Current sensor）两端口直接接到750接口或功率放大器的信号输出 端，使用时必须串联300欧姆以上的电阻。由于电流传感器的内阻很小，直接接信号输出端则电流很大，极易损坏。 3、测量二极管特性时必须串联电阻，因为二极管的正向导通电压小于1V，不串联电阻则电 流很大，容易烧毁，也易损坏电流传感器。 【原理概述】 传感器(sensor或transducer)有时亦被称为换能器、变换器、变送器或探测器，是指那些对被测的某一物理量、化学量或生物量的信息具有感受与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的有用输出信号的元器件或装置。为了与现代电子技术结合在一起，通常都转换为电信号，特别是电压信号，从而将各种理化量的测量简化为统一的电压测量，易于进一步利用计算机实现各种理化量的自动测量、处理和自动控制。现在，传感技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一，与信息技术、计算机技术并称为支撑整个现代信息产业的三大支柱。有关传感器的研究也得到深入而广泛的关注，在中国期刊全文数据库中可检索到超过2万篇题目中包含“传感器”三字的论文。因此，了解并掌握一些有关传感器的基本结构、工作原理及特性的知识是非常重要的。
第22卷第5期2010年5月化学研究与应用Che m ica l R esearch and Appli ca tion V o.l 22,N o .5 M ay ,2010 文章编号:1004 1656(2010)05 0625 04 碳 离子液体凝胶气敏材料响应性能的研究 李 艳,孙 洁,陈 婷,汪佳俐,冯依玲,邓卫芹,曹晓卫,王 荣 * (上海师范大学化学系,上海 200234) 收稿日期:2009 10 14;修回日期:2009 12 26 基金项目:国家自然科学基金项目(20503016)资助;上海市科委启明星基金项目(07QA14044)资助;湖南大学生物传感与计量学国家重点实验室开放基金资助项目 联系人简介:王荣(1972 ),男,副教授,主要研究方向电化学与化学传感器。Ema i :l w angrong @shnu edu cn 关键词:碳 离子液体凝胶;有机蒸汽;气敏材料;主元分析;气体传感器中图分类号:O657 1 文献标识码:A Carbon black ionic li qui d gel for gas sensi ng LI Yan ,SUN Jie ,C H E NG T i n g ,WANG Jia l,i FENG Y i li n g ,DE NG W e i q i n g ,C AO X iao w e,i WANG Rong * (D epart m ent o f Che m i stry ,Shangha iN or m a lU n i versity ,Shangha i 200234,Ch i na) Ab stract :T he carbon b l ack/i on i c li qui d gels w ere used as the sensing ma teria l s i n the gas senso r and senso r array for o rganic vapor de tecti on R esults suggested t hat t h i s gas sensi ng m ater i a l showed a good li near response to w ards t he concentra ti on o f dich l o rome t hane ,te trahydrofuran ,et hy l cyanide ,e t hano ,l acetone vapors w i th quite different sensiti v ity T hese organ i c vapo rs w ere then successf u lly disti ngu i shed by the sensor array based on t he ca rbon b l ack /Bm i m PF 6、Em i m ET S O 4、Em i m CF 3SO 3ge ls and the pri nc i pal e le m ent data analysis m et hods K ey w ords :carbon black /i onic liqu i ds ge;l org an i c vapo r ;gas sensi ng ma teria;l pri nc i pal e le m ent ana l ysis ;gas sensor 随着我国国民经济的快速发展和国家安全的 需要,及时、准确地对易燃、易爆、有毒、有害气体进行检测、预报和自动控制,是煤炭、石油、化工、电力、国家安全部门等急待解决的重要课题。同时在质量检测,生产监控特别是食品、化妆品、饮料和其他化学品中都要求能够开发出性能优良、 方便耐用、小型多功能的新型气体传感器[1] 。其中气敏材料是传感器的核心,它决定传感器的选择性、灵敏度、线性度、稳定性等。因此,新功能敏感材料的开发及优化一直是传感器研究的热点。 近年来,碳粉/聚合物导电复合材料作为一种气敏响应材料被广泛应用于气体传感器和 电子 鼻中 [2],例如Do le m an 等[3] 使用导电碳粉分别与14种聚合物制备的复合材料所构成的传感器阵列,这一传感器阵列可用来检测19种常见有机溶 剂或蒸气。K i m 等[4] 构建了便携式的微型电子鼻系统,包含有16种碳粉聚合物的传感器单元,可以很好的鉴别常见的有机物以及混合酒类样品。 此外,日本的Tsuboka wa 研究小组[2] 在导电碳粉表面对化学接枝处理进行了大量的研究,以提高气敏材料的响应特性。碳粉/聚合物导电复合材料吸收了气体后,体积膨胀,电阻随之增加,从而 对大多数有机气体都有广泛的响应[5] 。然而由于聚合物没有固定的分子结构,且碳粉在聚合物中是很难均匀分散的,使得碳粉/聚合物材料的气敏特性受材料制作工艺的影响较大。 室温离子液体是指在室温或室温附近温度下呈液态由离子所构成的物质,由于具有可忽略的蒸气压,高的热稳定性等独特的物理化学性质,作为一种新型的气体敏感材料,具有潜在的应用价
纳米级氢氧化镁阻燃剂的研究现状 氢氧化镁作为阻燃剂的阻燃机理为：氢氧化镁受热分解时，释放出H2O，同时吸收大量的潜热，这就降低了树脂在火焰中实际承受的温度，具有抑制高聚物分解和可燃性气体产生的冷却效应。分解后生成的MgO 是良好的耐火材料，也能帮助提高树脂抵抗火焰的能力，而且氢氧化镁的热分解温度高达340 ℃，因此，其阻燃性能十分优越。但普通氢氧化镁用于聚合物阻燃的主要缺点是阻燃效率低以及与基体的相容性差，要使材料的阻燃性能达到一定要求，氢氧化镁的添加量通常要高达50 %以上，这样会对材料的力学性能和加工性能影响很大，难以达到使用要求。为了使氢氧化镁能更好地用于塑料阻燃，国内外不少研究机构已成功地开发出了不同性能的氢氧化镁。美国Solem 公司开发出了分散性良好，加工温度可达332 ℃的优质氢氧化镁。日本协和化学工业自1973 年开始研究特殊大晶粒，低比表面积的氢氧化镁，1975 年研究成功。该机构最近又开发出了氢氧化镁薄片状粒子和纤维状结晶，但该项技术并未公开。大连理工大学也曾研制出晶粒尺寸大、比表面积小、具有优良阻燃性能的新型氢氧化镁。江苏海水综合利用研究所、兰州化学工业公司研究院以及中科院青海盐湖研究所等相继致力于研制特殊晶形的氢氧化镁阻燃剂。 应用研究表明：当加入的氢氧化物粒径减小到 1 μm 时，其阻燃聚合物体系的氧指数显著提高。不少文献报道随着粒径的减小，无机粒子对聚合物材料有增强增韧的作用。因此，超细化成为氢氧化镁阻燃剂的一个重要发展方向。在材料科学里面，人们将超细微粒子称谓纳米粒子，是一种介于固体和分子间的亚稳中间态物质。纳米氢氧化镁是指颗粒粒度介于1～100 nm 的氢氧化镁，作为一种纳米材料，它具有纳米材料所具有的共同特点，即小尺寸效应，量子尺寸效应，表面效应，宏观量子效应等，用它填充于复合材料中能大大提高材料的阻燃性能、力学性能和其它性能。研究表明，采用纳米Mg(OH)2的塑料阻燃性能优于普通Mg(OH)2填充的塑料，具有更好的机械加工性，与含磷和卤素的有机阻燃剂相比，纳米氢氧化镁无毒，无味，且具有阻燃，填充，抑烟三重功能，是开发阻燃聚合物的理想添加剂，已受到人们的广泛关注。 姚佳良等研究了纳米氢氧化镁与微米氢氧化镁填充聚丙烯(PP)体系的阻燃性能、流动性能和力学性能。实验结果表明：添加相同质量分数Mg(OH)2时，纳米Mg(OH)2填充体系的阻燃性能要好于微米Mg(OH)2填充体系，并在填充量为60 %时达到V-0 级标准，且发烟量少，流动性能和力学性能也要好于微米Mg(OH)2填充体系。 1 制备方法 液相化学法是目前广泛采用的制备纳米氢氧化镁粉体的方法，已用于制备纳米Mg(OH)2的液相法有：直接沉淀法、水热反应法等。 1.1 直接沉淀法 直接沉淀法是在金属盐溶液中加入沉淀剂，仅通过沉淀操作从溶液中直接得到某一目标金属的纳米颗粒沉淀物，将阴离子从沉淀中除去，经干燥即可得到纳米粉体。常见的沉淀剂有NaOH、NH3.H2O、CO(NH2)2等。该法操作简便易行，对设备、技术要求不高，不易引入杂质，产品纯度高，有良好的化学计量性，制备成本较低；但产品粒度较大，粒度分布较宽。邱龙臻等以氯化镁、氢氧化钠为原料，采用表面活性剂包覆的溶液沉淀法制备出了不易团聚的纳米Mg(OH)2粉体，经透射电镜表征，其形态是短轴方向尺寸为6~9 nm，长轴方向尺寸为50~100 nm 的针状粒子。随着Mg(OH)2粒径的减小，光致发光光强度显著增强。将其以1︰1 的比例与EV A 混合，能很好地均匀分散在EV A 基体中，氢氧化镁几乎没有发生团聚现象。而且，EV A/纳米Mg(OH)2复合材料也表现出了优异的阻燃性能，该材料的
纳米氧化锌材料 摘要：综述了纳米氧化锌的性能。描述了纳米氧化锌的制备研究, 随着科技的发展, 许多新的手段引入到了纳米氧化锌的合成工艺中弥补相互之间的不足。 关键词：纳米氧化锌,性能,制备,应用 1.纳米氧化锌的性能 1.1紫外线屏蔽 在整个紫外光区( 200~ 400 nm) ,氧化锌对光的吸收能力比氧化钛强。纳米氧化锌的有效作用时间长, 对紫外屏蔽的波段长, 对长波紫外线和中波紫外线均有屏蔽作用, 能透过可见光, 有很高的化学稳定性和热稳定性。它可用于制备抗紫外线、耐光老化性能好的涂料及其它的高分子材料。在乳胶漆中使用纳米氧化锌可以增大乳胶漆对紫外线辐射的抵抗力, 减弱乳胶漆对潮湿环境条件的敏感性,提高耐老化性。同时,氧化锌能够散射光线,使乳胶漆的遮盖力得到一定程度的改善。1.2补强性 一般的无机填料填充于聚合物中时具有如下缺点: 使用量大, 不能兼顾刚性、耐热性、尺寸稳定性和韧性同时提高。而在聚合物中添加少量的纳米粒子, 就可以使基体树脂的力学性能( 拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、断裂伸长率等) 得到显著的提高, 并克服了以上提及的一般无机材料的缺点。 1.3抗菌、除臭性 氧化锌是传统无机抗菌材料, 在与细菌接触时, 锌离子缓慢释放出来。由于锌离子具有氧化还原性, 它能与细胞膜及膜蛋白结合, 并与其结构中有机物的巯基、羧基、羟基反应, 破坏其结构, 进入细胞后破坏电子传递系统的酶, 并与- SH 基反应, 达到抗菌的目的。在杀灭细菌之后, 锌离子可以从细胞内游离出来, 重复上述过程。氧化锌纳米粉末因为粒径小, 表面原子数量大大超过传统粒子, 表面原子由于缺少邻近的配位原子而具有很高的能量, 所以可增强氧化锌的亲和力, 提高抗菌效率。 1.4阻燃性 氧化锌可作为一种阻燃增效剂。它多数是和其它的增效剂或阻燃剂协同使用, 其增效作用与硼酸锌类似。ZnO 一般可作为PVC 的紫外吸收剂, 但其对PVC 的热稳定性有不利的影响, 因此在配方中一般采用的含量不高。在电缆涂层中使用纳米
沉淀法制备纳米氢氧化镁的工艺探讨 摘要：纳米氢氧化镁是片状结晶，具有典型的纳米片层状结构，在340℃分解而生成氧化镁。不溶于水，溶于酸和铵盐溶液。该产品具有纯度高、粒 径小，可进行原位包覆改性等优异性能，能更均匀地分散于PA、PP、ABS、PVC等橡胶、塑料产品。以硫酸镁和氨水为原料，在微波辐射的反应条 件下，利用直接沉淀法合成纳米氢氧化镁，并分别考察了不同氨水浓度、 硫酸镁溶液浓度、反应时间、微波辐射间歇对氢氧化镁颗粒粒径的影响， 并通过XRD、TEM对产物的结构和形态进行表征。 关键词：氢氧化镁；直接沉淀法；纳米
Abstract：Nano magnesium hydroxide is flaky crystal, with a typical slice layer structure. Magnesium oxide is generated in the decomposition of Nano magnesium hydroxide at 340 ℃. It is insoluble in water, soluble in acid and ammonium salt solution. The product has excellent properties such as high purity, small particle size, modified in situ coating. It can be more evenly dispersed in the PA, PP, ABS, PVC and other rubber and plastic products. With magnesium sulfate and ammonia as raw materials in the microwave radiation conditions, nano magnesium hydroxide is generated using direct precipitation method. Nano magnesium hydroxide particle diameter size is investigated in different concentration of ammonia, concentration of magnesium sulfate, reaction time, microwave radiation frequency. The structure and morphology of the as-prepared samples were examined using XRD and TEM. Keyword：Magnesium hydroxide; direct precipitation; Nano
沉淀法制备纳米氧化锌粉体 一、实验目的 1.了解沉淀法制备纳米粉体的实验原理。 2.掌握沉淀法制备纳米氧化锌的制备过程和化学反应原理。 3.了解实验产物粒度的表征手段，掌握激光纳米粒度仪的使用。 4.了解沉淀剂、实验条件对产物粒径分布的影响。 二、实验原理 氧化锌是一种重要的宽带隙（3.37eV）半导体氧化物，常温下激发键能为60meV。近年来，低维（0维、1维、2维）纳米材料由于具有新颖的性质已经引起了人们广泛的兴趣。纳米氧化锌由于晶粒的细微化，其表面电子结构和晶体结构发生变化，产生了宏观物体所不具有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观隧道效应以及高透明度、高分散性等特点，已经广泛的应用在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域。纳米氧化锌的制备方法有物理法和化学法，物理法主要包括机械粉碎法和深度塑形变形法，化学法包括沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、微乳液法等方法。本实验采用沉淀法制备纳米氧化锌粉体。 沉淀法包括直接沉淀法和均匀沉淀法。直接沉淀法是制备纳米氧化锌广泛采用的一种方法。其原理是在包含一种或多种离子的可溶性盐溶液中，加入沉淀剂（如OH-，CO32-等）后，在一定条件下生成沉淀并使其沉淀从溶液中析出，再将阴离子除去，沉淀经热分解最终制得纳米氧化锌。其中选用不同的沉淀剂，可得到不同的沉淀产物。均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子从溶液中缓慢地、均匀地释放出来，所加入的沉淀剂并不直接与被沉淀组分发生反应，而是通过沉淀剂在加热的情况下缓慢水解，在溶液中均匀地反应。 纳米颗粒在液相中的形成和析出分为两个过程，一个是核的形成过程，称为成核过程；另一个是核的长大，称为生长过程。这两个过程的控制对于产物的晶相、尺寸和形貌是非常重要的。 制备氧化锌常用的原料是可溶性的锌盐，如硝酸锌Zn(NO3)2、氯化锌ZnCl2、醋酸锌ZnAc2。常用的沉淀剂有氢氧化钠（NaOH）、氨水（NH3·H2O）、尿素（CO(NH2)2）等。一般情况下，锌盐在碱性条件下只能生成Zn(OH)2沉淀，不能得到氧化锌晶体，要得到氧化锌晶体需要进行高温煅烧。均匀沉淀法通常使用尿素作为沉淀剂，通过尿素分解反应在反应过程中产生NH3·H2O与锌离子反应生成沉淀。反应如下： OH-的生成： CO32-的生成： 形成前驱物碱式碳酸锌的反应： 热处理后得产物ZnO： 用NaOH作沉淀剂一步法直接制备纳米氧化锌的反应式如下： 该实验方法过程简单，不需要后煅烧处理就可以得到氧化锌晶体，而且可以通过调控Zn2+/OH-的摩尔比控制氧化锌纳米材料的形貌。 三、实验仪器与试剂
《传感器与检测技术》 实验报告 姓名：学号： 院系：仪器科学与工程学院专业：测控技术与仪器实验室：机械楼5楼同组人员： 评定成绩：审阅教师：
传感器第一次实验 实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。 二、基本原理 电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。 金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压 1/4o U EK ε=，其中K 为应变灵敏系数，/L L ε=?为电阻丝长度相对变化。 三、实验器材 主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 四、实验步骤 1. 根据接线示意图安装接线。 2. 放大器输出调零。 3. 电桥调零。 4. 应变片单臂电桥实验。
由matlab 拟合结果得到，其相关系数为0.9998，拟合度很好，说明输出电压与应变计上的质量是线性关系，且实验结果比较准确。 系统灵敏度S = ΔU ΔW =0.0535V/Kg (即直线斜率)，非线性误差= Δm yFS = 0.08 10.7 ×100%= 0.75% 五、思考题 单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。 答：（1）负（受压）应变片；因为应变片受压，所以应该选则（2）负（受压）应变片。 实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验 一、实验目的 了解全桥测量电路的优点 二、基本原理 全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值R1=R2=R3=R4、其变化值1234R R R R ?=?=?=?时，其桥路输出电压 3o U EK ε=。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差都得到了改善。 三、实验器材 主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。 四、实验步骤 1.根据接线示意图安装接线。 050 100150200 x y
第46卷第1期2018年1月 硅酸盐学报Vol. 46，No. 1 January，2018 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.doczj.com/doc/37179908.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2018.01.10 Ru负载WO3纳米颗粒对NH3的气敏特性 曾艳，花中秋，田学民，李彦，王天赐，奉轲，邱志磊 (河北工业大学电子信息工程学院，天津市电子材料与器件重点实验室，天津 300401) 摘要：采用酸化法制备了片状WO3纳米颗粒，通过动态配气测试系统测试了WO3对低浓度氨气(质量分数为2×10?6~20×10?6)的气敏性能。结果表明：制备的WO3对氨气的气敏性能较弱。为提高WO3纳米颗粒对氨气的气敏响应能力，采用浸渍法在WO3纳米颗粒表面负载了Ru元素。研究显示：Ru修饰改性的WO3对氨气的气敏响应显著提高，Ru-WO3对NH3的气敏响应随Ru的负载量及传感器工作温度的升高表现为先增大后减小，其中1%Ru-WO3在350℃时对NH3的气敏响应最好，且能响应低至1×10?6的NH3，同时，Ru-WO3在氢气还原后对NH3的气敏响应也得到了显著提高。还探究了氨气的气敏响应机理，初步认为表面吸附氧是WO3及Ru-WO3对NH3气敏响应的起源。 关键词：三氧化钨；钌；氨气；气敏性能 中图分类号：TP212.2 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2018)01–0070–08 网络出版时间：2017–10–11 15:08:39 网络出版地址：https://www.doczj.com/doc/37179908.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20171011.1508.010.html Gas Sensing Properties of WO3 Nanoflakes Loaded with Ru for NH3 Detection ZENG Yan, HUA Zhongqiu, TIAN Xuemin, LI Yan, WANG Tianci, FENG Ke, QIU Zhilei (Tianjin Key Laboratory of Electronic Materials and Devices, School of Electronic and Information Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin, 300401, China) Abstract: WO3 nanoflakes were prepared via an acidification method, and the gas sensing properties of WO3 to low concentrations of ammonia gas (i.e., 2×10?6?20×10?6 in mass fraction) were investigated in a dynamic gas distribution system. The results indicate that the response properties of the prepared WO3 to NH3 are relatively low. In order to promote the response to NH3, ruthenium (Ru) was loaded on the surface of WO3 nanoflakes by an impregnation method. The response to NH3 is significantly improved due to the Ru modification, the gas sensing response of Ru-WO3 to NH3 firstly increases and then decreases with the increases of Ru loading amount and sensor operating temperature. The 1% Ru-WO3 has the maximum gas response to NH3 at 350oC and can respond to NH3 at a low concentration of 1×10?6. Simultaneously, the gas response of Ru-WO3 to NH3 after hydrogen reduction is also enhanced. In addition, the sensing mechanism of NH3 was also discussed. It is indicated that the origin of NH3 gas sensing response of WO3 and Ru-WO3 is the surface adsorption oxygen. Keywords: tungsten trioxide; ruthenium; ammonia gas; gas sensing properties 近年来，随着现代人体呼气分析技术的不断发展与进步，呼气分析式疾病诊断用氨气传感器受到了国内外研究人员的广泛关注[1?2]。氨气作为人体呼出气体的重要成分，是肝脏功能障碍、肾脏病、幽门螺杆菌感染及口腔等疾病的重要生理标志物，特别是肾脏病，其患者呼出气体中氨气浓度的质量分数可达10?6级别[1?2]。因此对NH3的呼气分析检测可实现对肾脏病的大规模快速筛查、早期预防和患者的日常自我诊断。目前对人体呼出气体NH3的检测分析常借助于气相色谱与质谱等技术，但其设备 收稿日期：2017–01–23。修订日期：2017–05–04。 基金项目：天津市自然科学基金(15JCYBJC52100)；国家自然科学基金(61501167)；河北省自然科学基金(F2016202214)项目。 第一作者：曾 艳(1991—)，女，硕士研究生。 通信作者：田学民(1967—)，男，博士，副教授。Received date:2017–01–23. Revised date: 2017–05–04. First author: ZENG Yan (1991–), female, Master candidate. E-mail: zengyan824803@https://www.doczj.com/doc/37179908.html, Correspondent author: TIAN Xuemin (1967–), male, Ph. D., Associate Professor. E–mail: txm07@https://www.doczj.com/doc/37179908.html,