气体传感器广泛应用于环境监控、医疗诊断、公共安全等众多领域,因此发展先进气体传感技术至关重要,而设计与合成高敏感性、高选择性、高稳定性以及低检测下限的气敏材料是其中关键。本文设计合成了一系列具有高比表面积、超细骨架的有序大介孔氧化铬,并研究了介观结构参数(比表面积、孔径、骨架尺寸)和贵金属修饰对其气敏性能的影响。采用有序介孔氧化硅KIT-6为模板、硝酸铬为前驱体,通过硬模板法合成了一系列有序介孔氧化铬材料。(1)改变前驱体用量(填充率=10%、20%、40%、60%)发现填充率过高时(60%),前驱体不能完全进入到KIT-6的孔道中、容易在孔道外形成体相氧化铬副产物,导致比表面积显著下降,填充率为20%的比表面积最大(168 m2/g);(2)单次前驱体填充量为20%时,增加填充次数(2次、3次)发现前驱体也不能完全进入到KIT-6的孔道中,最后所得材料比表面积显著下降(119m2/g和61m2/g);(3)通过改变模板KIT-6的水热合成温度(40、80、100、130、140℃),其孔道尺寸(5.6、6.1、7.6、8.8、10.1 nm)及连通程度逐渐增加,相应的有序介孔氧化铬材料的骨架尺寸由5 nm增加到9 nm,比表面积由168 m2/g降低到45 m2/g,孔尺寸由11 nm降低到3 nm;(4)气敏性能测试发现有序介孔氧化铬对甲苯具有较高的响应,在工作温度为270℃时对1 ppm甲苯响应(Rgas/Rair)最高可达3.2,检测下限低于2 ppb,当骨架尺寸增加、比表面积减小时,其对甲苯的响应降低,当孔径减少时,响应恢复时间显著增加。采用有序介孔氧化硅KIT-6为模板、硝酸铬及贵金属盐为混合前驱体,通过硬模板法合成了一系列贵金属(Ag、Au、Pt、Pd)修饰有序介孔氧化铬材料。(1)修饰质量分数为5%的Ag时,材料依然保持高的比表面积(128 m2/g)、有序的大介孔(11 nm)结构,在工作温度为210℃时对丙酮表现出增强的响应和良好的选择性,其对1 ppm丙酮的响应(Rgas/Rair=15.6)是未修饰介孔氧化铬(Rgas/Rair=4.4)的3.5倍,其响应恢复时间(222s和365 s)均低于未修饰介孔氧化铬(238s和610s);(2)修饰质量分数为2.5%的Au时,在工作温度为190℃时对乙醇表现出增强的响应和良好的选择性,其对1 ppm乙醇的响应(Rgas/Rair=7.9)是未修饰介孔氧化铬(Rgas/Rair=2.4)的3.3倍;(3)修饰质量分数为2.5%的Pt时,在工作温度为210℃时对丙酮表现出增强的响应和良好的选择性,其对1 ppm丙酮的响应(Rgas/Rair=13.9)是未修饰介孔氧化铬(Rgas/Rair=4.4)的3.1倍,其响应恢复时间(236 s和393 s)均低于未修饰氧化铬(238 s和610 s);(4)Pd修饰介孔氧化铬则导致其气敏性能显著下降。