纳米多孔氧化锡基复合材料的自组装合成及其对室内有毒害气体敏感特性的研究

The excessive indoor poisonous gases (such as formaldehyde, toluene, acetone, CO, NH3, and so on) have already been becoming the serious harms to human health. In order to reduce and control pollutions, and create a fresh and comfortable indoor air environment, one of the hot and interesting research areas of new sensitive materials and devices is the design and synthesis of the high-performance gas sensitive materials for detection of the indoor poisonous gases, the interaction mechanism between the gas sensitive materials and the indoor poisonous gases, and the development of the series high-performance sensors for indoor poisonous gases..Using the advantages of nanoporous tin-oxide-based composite materials synthesized and assembled by self-assembly technology, this project will mainly carry out the following researches: (1) study on the self-assembly synthesis and the sensitive performances of the nanoporous tin-oxide-based composite materials with high surface area and thermal stability to the indoor poisonous gases; (2) study on the synthesis mechanism of the nanoporous tin-oxide-based composite materials and their gas sensitive mechanism for indoor poisonous gases; (3) to obtain the series of high-performance sensitive materials with good sensitivity properties and application prospects for the indoor poisonous gases. The results of the research project will have the important scientific and practical significance for the detection, monitoring and control of the indoor poisonous gases.

室内有毒害气体（甲醛、甲苯、丙酮、CO、NH3等）超标已严重危害人体健康。为减少和控制污染，塑造清新、舒适的室内空气环境，设计和合成高性能检测室内有毒害气体的敏感材料，揭示其与室内有毒害气体相互作用机理，研制高性能的室内有毒害气体系列传感器，已成为新型敏感材料与器件研究领域的热点课题和难题之一。.本项目利用自组装技术合成、组装的纳米多孔氧化锡基复合材料具有常规敏感材料不可替代的优点，重点开展（1）具有纳米多孔结构的、高比表面和热稳定性的纳米多孔氧化锡基复合材料的自组装合成及其对室内有毒害气体敏感特性的研究；（2）自组装纳米多孔氧化锡基复合材料的合成机制，及其对室内有毒害气体敏感机制的研究；（3）获得具有优良敏感特性和应用前景的高性能室内有毒害气体系列敏感材料。项目研究成果对于室内有毒害气体的检测、监测和控制，具有重要的科学意义和实用价值。

项目组利用自组装技术合成、组装的纳米多孔锡基氧化物所具有常规敏感材料不可替代的优点，具体开展了以下几个方面的研究工作：.（1）采用不同体系和路线合成出了所需的介孔SnO2材料，通过对材料的微观分析和性能测试，获得了较佳的制备配方和制备工艺技术，并对纳米多孔材料形成机理进行了探讨。.（2）在SnO2纳米颗粒中复合CdO和In2O3可明显提高敏感材料对甲醛、异丙醇等气体的灵敏度和选择性，为在异质纳米颗粒/SnO2复合敏感材料提高和改善室内有毒害气体敏感特性的研究提供了指导和借鉴。.（3）利用溶液燃烧合成法获得了纳米多级孔、高比表面积的SnO2、ZnO、Co3O4、ZnCo2O4及其掺杂、复合气体敏感材料，并对挥发性有机化合物（丙酮、甲醛、异丙醇、乙醇、甲醇等）气体和CO气体表现出优异的敏感特性。.（4）利用自组装方法，在水热条件下将Zn2SnO4与SnO2纳米棒复合，获得了灵敏度高和选择性好的甲醛敏感材料。.（5）采用简单的化学沉淀法能够合成出双相共存的一维SnO2纳米结构，通过控制烧结温度、烧结时间、升温速率等能够控制SnO2的晶体结构、尺寸和形貌，获得了对异丙醇、丙酮气体好的气敏性能。.取得了以下几方面的成果：.（1）获得性能良好（灵敏度高、选择性和稳定性好）的挥发性有机化合物（丙酮、甲醛、异丙醇、乙醇、甲醇等）气体和CO、CO2气体敏感材料与器件。.（2）研究成果已获授权发明专利2项，申请发明专利4项。.（3）研究成果已发表SCI收录论文20篇。.（4）人才培养：.① 陈刚讲师2016年7月获云南大学凝聚态物理专业博士学位，并于2016年12月晋升副教授。.② 培养毕业研究生5名，其中已有3名硕士毕业论文荣获云南省优秀硕士学位论文。.项目组基于研究工作，结合纳米结构材料的自组装合成机制、纳米结构材料的物理、化学特性，对所获得纳米多孔氧化锡基复合材料的形成过程及机制，以及与毒害气体间的相互作用机理进行了探讨，获得了一些有意义的成果。所取得的成果将为研制出新型高性能室内有毒害气体的敏感材料和系列传感器提供了可靠的科学依据和基础，为塑造清新、舒适的空气环境奠定基础。