2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、ZnO是具有3.37ev禁帶寬度的n型半導(dǎo)體氧化物,而CuO是具有1.2ev禁帶寬度的p型半導(dǎo)體氧化物材料,由于它們均具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能且成本低等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。但利用單一的半導(dǎo)體氧化物作為氣敏傳感材料存在一些不足之處,比如靈敏度較低、選擇性不夠高等等,所以通過對不同氧化物進(jìn)行復(fù)合,充分發(fā)揮各自所長,以提高其氣敏性能就是一個很有意義的課題。
  本研究利用兩步反應(yīng)法,首先采用簡單的水浴法以CTAB作為表面活性劑制備出ZnO納

2、米棒,再利用共沉淀法將制備的CuO直接附著在ZnO納米棒上,得到了花狀p-CuO/n-ZnO異質(zhì)結(jié)納米棒。利用所得到的CuO/ZnO納米棒制備氣敏傳感器件,在300℃對不同濃度乙醇?xì)怏w進(jìn)行了氣敏性能測試。結(jié)果表明,用該材料制備的氣敏元件對乙醇?xì)怏w表現(xiàn)出良好的氣敏性能,對100ppm的乙醇靈敏度達(dá)到了98.8,是ZnO的2.5倍,響應(yīng)和恢復(fù)時間分別為7s和9s。而且該材料對于低濃度的乙醇也具有良好的氣敏性能,對于低至1ppm濃度的乙醇靈敏

3、度仍可以達(dá)到9.68。這種優(yōu)良的氣敏性能主要是得益于在p-CuO納米顆粒與n-ZnO納米棒之間形成的p-n結(jié),由于該p-n結(jié)的形成在CuO/ZnO界面形成了一個比較厚的耗盡層,在還原性氣體出現(xiàn)時會產(chǎn)生明顯的耗盡層厚度變化,從而導(dǎo)致電阻的明顯變化。
  通過水熱法制備出CuO片層微球。微球的平均直徑大小在3-4μm之間,隨著反應(yīng)時間的增加,片層的厚度變薄。當(dāng)反應(yīng)時間為9h時,片層的厚度為27nm。氣敏測試結(jié)果表明在最佳工作溫度260

4、℃下,該樣品對10ppm和500ppm的乙醇?xì)怏w靈敏度分別為4.5和20.8,并且響應(yīng)時間和恢復(fù)時間都在20s以內(nèi),對乙醇?xì)怏w也具有良好的選擇性。
  為進(jìn)一步研究異質(zhì)結(jié)對材料氣敏性能的影響,本研究還探索了通過水熱法制備ZnO/CuO微球。當(dāng)反應(yīng)時間為30min時,樣品的形貌主要是大小在3μm左右的CuO微球。隨著反應(yīng)時間的增加,ZnO納米棒開始在CuO微球表面生長,當(dāng)時間為9h時,ZnO納米棒基本上把CuO微球結(jié)構(gòu)包裹起來。Zn

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