多層多孔SnO2、ZnO納米結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用研究.pdf

1、近些年來，大量研究者從事小型氣體傳感器的研究，特別是有毒氣體的探測和污染監(jiān)控。這些研究工作主要包括新材料、新方法、新原理的發(fā)展和突破。納米材料作為近些年來出現(xiàn)的新型材料，特別適用于氣體傳感器領(lǐng)域。納米材料具有體積小、比表面積大、形貌特殊等特點，其中分層多空狀的納米材料對不同有毒氣體的靈敏度高于其他形貌材料。SnO2作為一種常見的n型半導(dǎo)體，它的禁帶寬度為3.67eV，可以制備成各種形貌的納米材料，用于氣體傳感器時靈敏度高、響應(yīng)恢復(fù)性能好

2、，具有廣闊的發(fā)展前景。
　　染料敏化太陽能電池由于成本低廉、生產(chǎn)過程簡單和相對高的效率，在將太陽能轉(zhuǎn)換為電能方面有很大前景?，F(xiàn)在染料敏化太陽能電池中主要研究的光電材料是TiO2，其轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到11％以上。相比較而言，其他金屬氧化物半導(dǎo)體，例如氧化鋅和氧化錫，雖然有可比擬的禁帶寬度和光電化學(xué)屬性，受關(guān)注程度小于TiO2。ZnO的電子遷移率達(dá)到205-1000cm2V-1s-1，高于TiO2(～0.1-4cm2V-1s-1)，應(yīng)用

3、于染料敏化太陽能電池的電極，有助于光注入電子的擴散輸運。并且，ZnO可以制備成各種納米結(jié)構(gòu)，例如納米粒子、納米線、納米管等等，這為提高電荷收集來改良電極形貌提供了更多的選擇。然而，ZnO基的燃料敏化太陽能電池至今為止的轉(zhuǎn)換效率仍然低于TiO2。這為我們通過對電極的結(jié)構(gòu)和形貌修飾來提高效率留下了足夠的空間。
　　本課題主要從事一種分層多空狀SnO2納米支架材料的簡單有效的制備方法及其在氣體傳感器上的應(yīng)用。傳統(tǒng)的SnO2納米材料通常顆

4、粒大小分布不均勻、分散性不好且容易團聚，造成氣體傳感器靈敏度下降、響應(yīng)恢復(fù)慢。本文主要使用油菜花花粉粒作為支架模板，制備分層多孔狀SnO2結(jié)構(gòu)。制備得到的材料是直徑大約為9μm球形的大顆粒，大顆粒表面由開放的空隙網(wǎng)狀連接結(jié)構(gòu)構(gòu)成，直徑為幾納米的小顆粒均勻分布在里面，粒子之間連接性能好，導(dǎo)電性能好，測得的表面積高達(dá)135.98m2g-1，有利于氣體分子傳輸和傳感反應(yīng)。
　　將制備的SnO2支架包覆在以陶瓷為基底的電極上得到氣體傳感器

5、，對乙醇?xì)怏w進(jìn)行氣敏性能測試，達(dá)到的性能有以下幾個方面:(1)探測極限低，在300℃的工作溫度下能探測到20ppm濃度的乙醇?xì)怏w，達(dá)到工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn);(2)探測靈敏度好。在200ppm的乙醇?xì)怏w濃度下，靈敏度達(dá)到了9.1，而在20ppm的濃度下，靈敏度也達(dá)到了1.24。
　　本課題從事的另一項工作是分層多孔狀ZnO納米支架的制備及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用。這種材料有比較大的比表面積(105.6m2g-1)和良好的光散射屬性，在