第35 1期2019 1 月无机化 学学报CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRYVol.35 No.1 59-64共沉淀法制备的CuGa 204及其气敏性能高翠苹1汪艳1储向峰梁士明！?2高奇1李学1安徽工业大学化学与化工学院，马鞍山243032)(2临沂大学材料科学与工程学院，临沂276005)摘要：采用共沉淀法制备了CuG22〇4粉体，采用X 射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X 射线光电子能谱(XPS)等对CuG22〇4粉体进行了表征。
研究了热处理温度和PH Q CuG22〇4粉体气敏性能的影响，实验结果表明热处理温度为800 "，pH=6.00(热处理4 h)条件下制备出的CuGa2〇4粉体，在室温下(18±2)"对三甲胺(TMA)具有较好的气敏选择性和较高灵敏度，对1 000 !L.L q1的 TMA 的灵敏度达到310.1，响应和恢复时间分别约为590和80 s ，对1 !L*Lq1的TMA 的灵敏度可达到1.3。
关键词：CuGa2〇4;气敏性能；共沉淀法；三甲胺中图分类号：0614.121; O614.37+1 文献标识码：A 文章编号：1001-4861(2019)01-0059-06DOI ： 10.11862/CJIC.2019.005Preparation and Gas-Sensing Properties of CuGa204 by Co-precipitation MethodGAO Cui-Ping 1 WANG Yan 1 CHU Xiang-Feng *，1 LIANG Shi-Ming *，2 GAO Qi 1 LI Xue 1((School of Chemistry and Chemical Engineering, Anhui University of Technology, Maanshan, Anhui 243032, China)(^School of M aterials Science and Engineering, Linyi University, Linyi, Shandong 276005, China)Abstract ： CuGa 2O 4 powders were prepared by co-precipitation method and characterized by X-ray diffraction(XRD)? scanning electron microscope (SEM)? X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)? etc. The effect of heat treatment temperature and pH on the gas sensing properties of CuGa 2O 4 powders was investigated. The results indicated that CuGa 2O 4 powders prepared by calcining at 800 " for 4 h and pH=6.00 exhibited good gas sensing selectivity and high sensitivity to trimethylamine (TMA) at room temperature (18±2) The responses to 1 000and 1 (xL-L "1 TMA reached 310.1 and 1.3? respectively, and the response and recovery times for 1 000 ^L-L "1 TMA were 590 and 80 s.Keywords: CuGa 2O 4; gas sensing properties; co-precipitation method; trimethylamine引言为气敏被大量的报道，研究中现体在，灵敏度较低、选择性不好、电大等。
，人现具有结的(AB 2O 4)有良好的气敏特性g 1h 。
Singh 等g 2h 通-法 的 ZnFe2O4在室温下对气(LPG)有很好的气敏性能。
R ao 等g 3h 通过喷雾热解法制备Cu2+掺杂的纳米NiFe 2O 4，发现j(@/@) Cu2+掺NiFe2O4 了 对乙醇的灵敏度了温度。
，有 的报道， 有 CuGa2O4气敏 -的较少。
本实验室C hu P g 4h 通过共沉淀法制备了 NiGa 2O 4 粉体，发现在600 "热处理6 h卜到 的NiGa 2O 4 在 室 温 下 和 413 "下对收稿日期：2018-07-04。
收修改稿日期：2018-10-19。
国家自然科学基金(No.61671019)资助项目。
.通6联系人。
E-mail:maschem@,lsmwind@60无机化学学报第35卷TMA 和乙醇具有较.的灵敏度。
Chen 等[5]通过.能 球磨法制备了 ZnGa204粉体,发现在240 !下对N02 表现出较好的选择性和灵敏度。
Satyanarayana 等*6+ 采用传统的固相法制备的ZnGa /〇4粉体在320 !下 对LPG 有较好的选择性。
Biswas 等通过溶胶-凝胶 法合成的纳米CuGa /〇4在350 !下分别对H2、NH ! 和LPG 具有最大的灵敏度，但其选择性较差且工作温度较高。
以上文献表明，材料的气敏性能与材料 的制备方法和制备条件密切相关，为了提升CuGa 2〇4材料的气敏选择性和降低工作温度，本文用共沉淀法制备CuGa 2〇4粉体，并研究了材料对 TMA 等7种 气体的气敏性能，发现所制的材料对TMA 有较好灵敏度和选择性。
1实验部分1.1试剂(株洲市鸿旭实业有限公司、AR)，硝酸(溧阳东方学试有公司、AEG ，酸(溧阳市 东方学试有公司、AR)， 合酸（上学试有公司、AE)， (学试有 司、AE)，无乙（ 学试有 司、AE)， ( 制)。
1.2 C u G a 204 的制备硝酸溶的制等*8+的专利中硝酸的制方法$ 3 mL 硝酸 100 mL烧杯中，再加入9 iL 浓盐酸，混150 mL， 3.133 4 g 粉加入上 ， 5 min ， 10m L 去离子水，将温度 90!， 3.2 h 即可得到透明的硝酸溶。
Cu 2+和Ga 3"物质的量之比为1#2制备CuGa 2〇4粉体。
的CuS 〇4*5H 2〇 制备好的硝酸 溶 ，其充分溶，用溶溶液的沉淀〇H， ，淀用、无乙 6， (80!) 12 h ， 体，将体充分研磨备用。
体分别于700、800和900 !热处理4 h CuGa 2〇4粉体（升温 10! • min -1)。
1.3气敏元件的制作及气敏测试装置取适 CuGa 204粉体研钵，并加入适量的粘（聚乙烯），分研磨后，其均匀地涂在AI 2O 3管的外壁上，制成旁热式气敏元件(图1a)，Ni-C r 丝作为 丝穿插在AI 2O 3管内，焊接好的气敏元件如图1b 示，测气敏性能的 装置如图1t所示。
通过 丝两端功率来控制工作温度，元件的灵敏度S义为：SuR a /R g("a 、"g 分别为元件在空气中和被测气体中的稳定阻）。
图1气敏元件及测试实验装置图Fig.1 Schematic illustration of sensor structure and diagram of experimental setup1.4材料的测试表征0.154 056 nm)，工作电压为40 kV ，电流为30 mA ，使用X 射线衍射仪(Bruker D8 Advance)对材 扫描范围为10%〜80%，扫描速率为15 !• min-1。
通过 料的相组成了分析，以Cu 为辐射源(A=扫描电显微镜观察材料的微观结构(SEM ，Hitachi第1期#翠苹等:共沉淀法制备的Cu $a &0(及其气敏性能61A图2在不同(a)热处理温度(pH=6.00)和(b)沉淀终点pH 值(800 ")下制备的Cu$a204粉体的XRD 图Fig.2 XRD patterns of CuGa204 powders obtained from different (a) calcinations temperatures (pH=6.00) and (b) pH values (800 ")2.2材料的微结构分析800和900 °C (p H =6.00)条件下得到的CuGa&〇4粉体图3(a〜c)和3(d〜f )是分别在热处理温度为700、的形貌和粒径分布图#从S E M 图中能 制图3热处理温度为600、700和800 C 下的(a 〜c)SEM 图和(d 〜f )粒径分布图Fig.3 SEM images (a 〜c) and diameter distribution (d 〜f) of CuGa204 powders obtained from different calcination temperaturesS-4800)，加速电压为10 k V 。
样品X 射线光电子能 谱(XPS)在Thermo ES CA L A B 250X 1上进行测定。
粒径分布在纳米粒度仪(马尔文ZS90)上进行了测试。
2结果与讨论2.1材料的相组成分析图2是热处理4 h 得到的CuGa204粉体的X R D 图，从图中可知，各衍射峰的位置与标准图 (PDF Co.44-0183)相吻合，且无其它杂峰。
图2(a)是 p H =6.00，热处理温度分别为700、800和900 C 得 到的C u G %204粉体的X R D 图，当热处理温度为700 "时，镓酸铜基本成相，但衍射峰强度较弱％当热处 理温度分别800和900 C 时，衍射峰强度加且峰 得， 镓酸铜 。
图 2(b)是热处理温度为800 C ，pH 分别为5.00、6.00 和7.00时得到的C u G %204粉体的X R D 图，从图中 可知镓酸铜体都已成相，且衍射峰强度基本相 同。
用谢乐(Scherrer)公！D =K !/(Bcos ")式中！为粒的尺寸（n m )%"为Scherrer常数（"= 0.89)%!为X 射线波长(A =0.154 056 n m )%B 为衍射 峰的度，为度+ %"为衍射。