ZnO納米材料的制備、表征與氣敏性能研究.pdf

1、氧化鋅（ZnO）氣體傳感器因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低而被廣泛應(yīng)用在可燃性氣體、毒性氣體的檢漏中。然而到目前為止，ZnO氣敏元件仍然存在靈敏度低、重復(fù)性差等缺點(diǎn)，從而限制了其在氣體傳感器方面的廣泛發(fā)展和應(yīng)用。本課題通過(guò)對(duì)水熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的仔細(xì)研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)微米棒花狀ZnO和納米片花狀ZnO的形貌控制并且提升了其氣敏性能。
　　本課題通過(guò)在低溫（90℃）水熱反應(yīng)中加入聚乙二醇（PEG）使已經(jīng)形核的ZnO表面產(chǎn)生活性點(diǎn)，從而使 ZnO可以在這些

2、活性點(diǎn)沿c軸繼續(xù)生長(zhǎng)，最終形成規(guī)則的微米棒花狀結(jié)構(gòu)ZnO，制備出的微米棒直徑為250~350 nm，末端呈現(xiàn)規(guī)則的六角錐形，花狀結(jié)構(gòu)直徑約為5μm。
　　通過(guò)改變NaOH的濃度和是否添加PEG控制了ZnO沿｛001｝極性面的生長(zhǎng)，從而制備出了由納米片組成的花狀結(jié)構(gòu)ZnO，納米片厚度約為10 nm，花狀結(jié)構(gòu)直徑約為2μm。通過(guò)改變 Zn2+來(lái)源控制制備的ZnO納米片厚度，得出硝酸鋅為制備納米片花狀 ZnO的最佳試劑。
　　通過(guò)

3、掃描電子顯微鏡、X射線衍射譜、拉曼光譜、紅外光譜、光致發(fā)光譜對(duì)合成的微米棒花狀 ZnO和納米片花狀 ZnO進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)、成分、缺陷分析，結(jié)果表明所制備的氧化鋅均為有很多表面缺陷的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。
　　將不同水熱反應(yīng)條件下制備的微米棒花狀ZnO和納米片花狀ZnO分別進(jìn)行氣敏性測(cè)試，結(jié)果表明它們對(duì)丙酮、乙醇、甲苯、氨氣的最佳工作溫度分別為200℃、250℃、350℃和350℃。微米棒花狀 ZnO對(duì)0.1 ppm、1 ppm、10pp

4、m、20ppm、50ppm、100 ppm濃度下丙酮?dú)怏w的靈敏度分別為3.58、5.93、12.74、15.43、20.53、24.35，納米片花狀ZnO的靈敏度比微米棒花狀ZnO的靈敏度提升了4％、37%、53%、43%、34%和35%。微米棒花狀 ZnO對(duì)0.1ppm、1ppm、10ppm、20ppm、50ppm、100 ppm濃度下丙酮?dú)怏w的響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別為15~29 s和10~18 s，納米片花狀ZnO的響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)