氧化鋅納米材料的合成及其氣敏性能研究.pdf

1、近年來，半導體金屬氧化物氣體傳感器因其制作成本低、工藝簡單、靈敏度高等優(yōu)點使其在可燃氣體和有毒有害氣體的檢測方面極具廣闊的應用前景。由于ZnO基氣敏材料優(yōu)異的物理、化學性質(zhì)，因此其備受關注。雖然ZnO在氣體傳感器中的應用取得了一定的進展，但仍然存在選擇性差、靈敏度低、工作溫度較高等缺點。鑒于此，本論文從材料的制備方法、摻雜和分級納米結(jié)構(gòu)的合成三個方面入手，對ZnO氣敏材料進行了改性研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　(1)基于溶膠

2、-凝膠法和噴霧裂解法的反應特點，首次采用溶膠噴霧燃燒法合成了ZnO納米材料。通過XRD、EDS、TEM、DSC-TGA、Raman、Photoluminescence(PL)和氣敏測試儀對所合成材料的組成、結(jié)構(gòu)、形貌以及氣敏性能進行了表征與檢測。實驗結(jié)果表明：該制備技術可在較低的溫度下(600℃)快速而方便的合成粒徑約為50nm左右、分散性良好的ZnO納米粉體。而且相對于ZnO商業(yè)粉體，所合成的ZnO納米材料不僅表現(xiàn)出更優(yōu)異的氣敏性能，

3、并且具有較好的選擇性。
　　(2)采用溶膠噴霧燃燒法制備了不同Sm2O3摻雜量的ZnO-Sm2O3納米復合材料。通過XRD、Raman、UV-vis、SEM和氣敏測試儀對所合成材料進行表征和檢測。結(jié)果表明：Sm3+并未摻雜到ZnO晶格內(nèi)部，而是以單獨的相存在，該摻雜屬于物理摻雜。Sm2O3摻雜量為4wt％時，ZnO-Sm2O3納米復合材料的氣敏性能最好。在340℃下對乙醇具有最高靈敏度，并具有優(yōu)異的響應和恢復特性。該復合物有望開發(fā)

4、制作成高性能的乙醇氣體傳感器。
　　(3)在不需要添加任何有機試劑和表面活性劑的情況下，通過簡單的一步水熱法成功地制備出由ZnO納米片自組裝成的三維花狀分級ZnO納米材料，并通過XRD、SEM、UV-vis、Raman、PL和氣敏測試儀對所合成材料進行物化表征和氣敏性能檢測。結(jié)果表明：花狀分級ZnO納米材料不僅結(jié)晶度好而且表現(xiàn)出了(002)晶面的擇優(yōu)取向生長，而且在300℃下對100ppm丙酮氣體的靈敏度為18.6，并具有良好的選