高性能NO2氣敏材料設(shè)計及其氣敏性能研究.pdf

1、作為PM2.5、酸雨和光化學(xué)煙霧的重要來源之一，NO2對人類的健康、建筑物的外觀和局部生態(tài)系統(tǒng)有著重要影響。在低溫條件下實(shí)現(xiàn)低濃度NO2的快速檢測，不僅可以節(jié)約能源，而且可以減少NO2造成的影響。目前，用于NO2檢測的氣敏材料根據(jù)其最佳工作溫度大致可以分為兩大類:一類是高溫的NO2氣敏材料，主要是金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏材料，它們在高溫下對NO2可實(shí)現(xiàn)快速檢測，高的檢測溫度大大限制了它們在實(shí)際檢測中的應(yīng)用;另一類是低溫NO2氣敏材料，包括碳

2、材料、導(dǎo)電聚合物、金屬有機(jī)配合物，這類材料的優(yōu)勢在于可低溫或室溫下檢測NO2，但是大多情況下需要較長的恢復(fù)過程。因此，本論文以高性能NO2氣敏材料的設(shè)計為目標(biāo):(1)通過形貌調(diào)控和復(fù)合兩種手段實(shí)現(xiàn)ZnO納米材料NO2氣敏性能的改進(jìn)和氣敏機(jī)理的研究;(2)通過金屬有機(jī)配合物的設(shè)計，實(shí)現(xiàn)低溫NO2氣敏材料的制備，并探討了它的NO2氣敏機(jī)理研究。具體的研究內(nèi)容如下:
　　1.采用水熱法完成了四種不同形貌的ZnO的制備，運(yùn)用XRD、FT-

3、IR、SEM和TEM對材料的組成和形貌進(jìn)行了表征，這四種材料分別為R-ZnO、P-ZnO、F-r-ZnO和F-p-ZnO;考察它們的NO2氣敏性能發(fā)現(xiàn):F-p-ZnO＞F-r-ZnO＞P-ZnO＞R-ZnO。通過UV-Vis、PL和XPS表征發(fā)現(xiàn):窄的禁帶寬度和高含量的給電子缺陷使得F-p-ZnO有著最好的NO2敏感性能。隨后通過簡單的溶液混合法完成了不同形貌的ZnO與氧化石墨(GO)的復(fù)合，調(diào)查了ZnO/RGO材料的NO2氣敏性能，分

4、析了ZnO與RGO復(fù)合后，NO2氣敏性能發(fā)生變化的原因。
　　2.通過對金屬離子、銅鹽、銅鹽與硫脲摩爾比的優(yōu)化，離心金屬鹽溶液和硫脲溶液的混合液得到一種白色材料。XRD、SEM、TEM、EDS、FT-IR和Raman對這種白色材料的組成和形貌分析表明它為Cu(Tu)Cl·0.5H2O納米線。它的NO2氣敏性能測試表明其在60℃可以實(shí)現(xiàn)0.1～10ppm NO2的快速檢測，適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢赃M(jìn)一步提高這種金屬有機(jī)配合物的NO2氣敏性能