项目名称: 石墨化碳-金属(氧化物)复合材料的可控制备及应用

项目编号: No.21076066

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2011

项目学科: 金属学与金属工艺

项目作者: 史克英

作者单位: 黑龙江大学

项目金额: 12万元

中文摘要: 以廉价离子交换树脂等为碳源可控制备多种形貌的石墨化碳(薄石墨烯片等),剥离石墨化碳(或超细天然鳞片石墨)制备单层或薄石墨烯片、金属-石墨层间复合物。对石墨化碳进行PEI等修饰,再将石墨化碳-PEI(半导体氧化物)与微纳结构半导体氧化物(金属)进行复合,可控制备石墨化碳-PEI-氧化物气敏复合材料和石墨化碳(石墨烯)-氧化物-金属高性能电极复合材料。通过XRD、Raman、TEM、TG-IR、结合N2吸附-脱附和XPS 等物理和化学表征及测试手段,对比研究上述各种复合材料的晶相、形貌、相变、比表面、孔结构等。利用第一性原理、分子力学/分子动力学(MM/MD)等计算并探索复合材料组成和结构对表面电势和轨道分布的影响规律;阐述复合材料构型和被吸附物种之间的构效关系和不同构型的石墨化碳对气敏传感性能的影响机制。从原子、分子水平认识反应界面(材料与介质分子)中的气敏传感现象和反应机理。

中文关键词: 石墨化碳(烯);复合材料;NOx;气敏传感

英文摘要: Monolayer of thin graphite oxide (graphitized carbon)is prepared from carbon source like low-cost superfine natural crystalline flake graphite, and metal-graphite composite is synthesized from exfoliated graphitized carbon. The GC-PEI is synthesized through the functionalization of GC and PEI, then the heterojunction is constructed with nano- structure or micro-structure semiconducting metallic oxide, and finally, the controllable gas-sensing materials is obtained. Characterized by physical, chemical testing instruments including XRD, Raman, TEM, TG-IR, N2 adsorption and desorption and XPS, etc, the crystalline phase, morphology, phase transition, specific surface area, pore structure of these composites are contrasted and studied; the effects of the composites' component and structure on the surface potential and the distribution of electronic orbits are also investigated by the first-principle, MM/MD and other relative theoretical arithmetic. A novel, high sensitivity sensing film to NOx at room temperature is designed,it was revealed that the linearity relationship formed by plotting log S against log [NOx] was R2 = 0.9891(0.9946). Thus, the sensing materials is suitable for application to NOx sensing systems.

英文关键词: graphene;located;composite material;NOx; gas sensor

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