惰性薄層修飾的ZnO納米棒陣列的制備及其對H2S的氣敏性能.pdf

1、目前，環(huán)境問題日益突出，對環(huán)境中有毒有害氣體的探測與監(jiān)控越來越受到人們的重視。H2S，作為環(huán)境質(zhì)量的一種標(biāo)志性監(jiān)控對象，廣泛存在于人們的生活和生產(chǎn)活動中。它是一種在較低濃度下便具有神經(jīng)毒性、令人窒息的有毒有害氣體。因此，開發(fā)和設(shè)計(jì)有效地檢測環(huán)境中微量的H2S氣體的器件與設(shè)備具有重要的科學(xué)與實(shí)踐意義。
　　氧化物半導(dǎo)體氣敏器件由于其制備簡便、小型化、便攜化等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。然而，氧化物材料易于與酸性H2S氣體發(fā)生反應(yīng)而失敏的問題嚴(yán)

2、重影響了氧化物半導(dǎo)體氣敏器件在H2S氣體檢測中的應(yīng)用。為了克服這一應(yīng)用缺陷，本文提出一種在氧化物納米材料表面修飾一層超薄惰性保護(hù)薄膜的設(shè)計(jì)思路。該層薄膜通過阻止H2S氣體分子通過而允許電子穿過的特點(diǎn)使得氧化物納米材料實(shí)現(xiàn)對H2S氣體的有效檢測。
　　以ZnO納米棒材料作為研究對象，利用溶液水解法在其表面制備了SiO2保護(hù)薄膜。研究了薄膜厚度對樣品H2S氣敏性能的影響。結(jié)果表明，表面SiO2保護(hù)薄膜的厚度在1～3 nm范圍時，ZnO

3、@SiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)在室溫條件下可以對H2S氣體實(shí)現(xiàn)可重復(fù)性檢測。當(dāng)SiO2膜厚為1.1 nm時，樣品對1ppm H2S的靈敏度可達(dá)11.2，且對100 ppb的H2S的靈敏度也可達(dá)2.63。所制備氣敏元件在25℃～300℃工作溫度范圍仍能保證良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和氣敏性能。利用XRD、SEM、TEM、EDS等檢測手段對樣品進(jìn)行了深入的表征分析，探究了ZnO@SiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)對H2S氣敏響應(yīng)的機(jī)理。
　　將ZnO表面保護(hù)膜材料推廣到有機(jī)