ZnO基復合氣敏材料的可控合成及其氣敏性能研究.pdf

1、近年來隨著我國工業(yè)化程度不斷加深，工業(yè)廢氣、汽車尾氣等有害氣體的大量排放使空氣污染越來越嚴重，已經(jīng)威脅到了人類的生命健康安全。在眾多氣敏材料中，氧化鋅作為一種n型半導體金屬氧化物具備良好的理化性能及熱穩(wěn)定性是目前廣泛使用的氣敏材料之一。然而，傳統(tǒng)氧化鋅的響應值，選擇性及操作工作溫度已經(jīng)不能滿足實際應用的要求。本論文在考慮制作成本及使用壽命的前提下，設(shè)計研究了制備工藝簡單，氣敏性能優(yōu)異的氧化鋅基復合氣敏材料，并對各復合產(chǎn)物的形成過程及氣敏

2、性能進行了較為深入的分析與研究，具體內(nèi)容如下：
　　采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)輔助溶劑熱法，以PVP為柔性模板，醋酸鋅為鋅源，醋酸鈷為鈷源，乙二醇為溶劑，可控合成了自組裝介孔ZnO/Co3O4微球，其粒徑為0.5~1.5μm，由大量尺寸在40 nm左右的氧化物顆粒自組裝而成。自組裝介孔ZnO/Co3O4微球產(chǎn)物的形成過程為 PVP柔性模板的形成、納米顆粒自組裝、奧氏熟化過程以及后續(xù)焙燒過程，其中PVP作為模板骨架對產(chǎn)物的形成起到

3、關(guān)鍵作用。氣敏測試表明，與純ZnO傳感器相比，介孔ZnO/Co3O4微球傳感器因獨特的形貌及p-n異質(zhì)界面的存在，其氣敏性能明顯提高，是一種有前景的乙醇氣敏材料。
　　采用PVP輔助水熱法成功合成了鳥巢形ZnO/CuO產(chǎn)物，其尺寸為2~3μm，由大量厚度為50 nm左右的多孔納米片組裝而成，納米片之間存在空隙，一定程度上提高其比表面積，鳥巢形 ZnO/CuO產(chǎn)物的形成過程可分為：成核、增長、熟化與結(jié)晶及焙燒過程，其中表面活性劑種類

4、及堿源用量對產(chǎn)物能否形成鳥巢形影響巨大，通過性能對比可知，相比于純ZnO傳感器，鳥巢形ZnO/CuO傳感器對乙醇氣體表現(xiàn)出較低的工作溫度及更高的響應值。
　　采用簡單的溶劑熱法制備了ZnO/α-Fe2O3微球產(chǎn)物，微球的尺寸為100 nm左右，由大量納米顆粒組裝而成。其形成過程可以描述為ZnO及α-Fe2O3成核及結(jié)晶生長過程。氣敏測試結(jié)果表明， ZnO/α-Fe2O3微球傳感器對乙醇氣體氣敏性能優(yōu)異，且制備工藝簡單，與ZnO相比