金属盐掺杂介孔二氧化硅SBA-15的湿敏特性研究

研究了不同的金属盐LiCI、K2CO3掺杂的介孔二氧化硅SBA一15材料的湿敏特性。结果表明金属盐掺杂后材料的灵敏度得到了较大的提高，响应恢复时间也比较迅速，完全能够满足湿度传感器的应用需要。

介孔二氧化硅SBA -15材料的制备

介孔分子筛SBA-15材料的合成方法是按照文献中报道的方法进行的。具体步骤如下:在室温下，将2 g P123 ( Eo20PO70EO20)溶解在15 mL蒸馏水，60 mL HCl(2M）溶液中。其中，P123 ( EO20PO70EO20)主要是作为合成介孔分子筛SBA-15的模板。在40℃条件下将4.4g正硅酸乙脂（TEOS）加入上述溶液中，电磁搅拌24 h，将上述溶液在60℃恒温的条件下陈化24 h，此过程不进行任何的搅拌。将陈化24 h后的产物用蒸馏水进行多次洗涤，然后将洗涤后的材料在100℃的温度下于燥12 h.

金属盐掺杂

掺杂方法用得是溶液掺杂法。将合成的SBA - 15材料浸入到含有一定量金属盐的水溶液中，再将此溶液100℃干燥12h，将得到的材料研磨均匀即可。文中LCI和K2CO3的掺杂比例分别为0.1g/g和0.16 g/g.

XRD

图1~图6分别给出了本征SBA 一15和LiC1、K2CO3掺杂后的小角和广角XRD曲线。从样品的小角XRD曲线可以看出，样品都出现了小角衍射峰，掺杂后的SBA - 15在（110)面的衍射蜂依然存在，这说明金属盐掺杂并没有破坏材料的介孔结构。从样品的广角XRD曲线中可以看出，所有样品都只有一个宽峰，说明材料是以无定形态存在的;并且在XRD谱中观察不到LiCl和K2CO3的峰，说明LiCl和K2CO3是以无定形态的形式均匀的分散在样品中的。

近些年来有许多关于介孔二氧化硅材料应用于气体、湿度传感器的报道。但由于二氧化硅材料本身的导电能力不是很强，所以并不是理想的湿敏材料。许多研究组致力于金属盐掺杂以提高材料湿敏特性的研究。结合二者的优点，文中利用软模版法合成了介孔二氧化硅SBA -15，并对其进行了金属盐掺杂。研究了基于此种材料的湿敏元件的湿敏特性，结果表明金属盐掺杂后的SBA - 15材料是理想的湿敏材料。究其原因，认为介孔二氧化硅本身就是一种多孔的结构，这样的多孔结构得其作用与多孔半导体陶瓷相似，很利于水分子的吸附。金属盐掺杂后，分散在孔道中的金属盐既能很好的发挥其对水分子的吸附作用，又不至于因为吸附过多的水分子而发生金属盐流失的现象。所以金属盐掺杂既利用了介孔二氧化硅材料的多孔性又很好的改善了材料在低湿度下灵敏度小的缺点。

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