ZnO多殼層納米空心微球的合成與氣敏性質(zhì)研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種重要的功能材料，在催化、化妝品、醫(yī)藥、太陽能等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。作為最早使用的半導(dǎo)體氣敏材料之一，ZnO具有制備簡單、價(jià)格便宜、無毒性、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，近年來，人們制備了多種形貌的ZnO材料，如ZnO納米線、ZnO納米棒、ZnO納米顆粒以及花狀、管狀等形貌，ZnO的不同形貌表現(xiàn)出不同的氣敏性能和選擇性，但最終目標(biāo)是要找到一種穩(wěn)定性好，選擇性好，工作溫度低，靈敏度高的材料。
　　本論文以碳微球作為犧牲模版，采

2、用吸附-煅燒的方法，通過多種調(diào)控措施，合成了ZnO實(shí)心球和ZnO多殼層空心結(jié)構(gòu)的納米微球，并對(duì)其進(jìn)行了大量的表征。以無水乙醇和甲醛作為目標(biāo)氣體，采用靜態(tài)配氣法研究了不同殼層的ZnO空心微球的氣敏性能，對(duì)氣敏性能最好的三殼層ZnO空心微球進(jìn)行了Sn元素的摻雜和Ag單質(zhì)的負(fù)載，得到了摻雜Sn和負(fù)載Ag的三殼層ZnO空心微球，并對(duì)其氣敏性能進(jìn)行了測試和研究。本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　首先以蔗糖為原料在水熱體系中合成了不同尺寸的碳微

3、球，以此作為犧牲模版合成了不同殼層的ZnO空心納米微球。對(duì)碳微球進(jìn)行了紅外光譜(IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)和熱重分析(TG)的表征。Zeta電位表征顯示碳微球表面帶有負(fù)電荷，紅外表征顯示碳微球表面含有大量-OH和-COOH，掃描電子顯微鏡表征顯示碳微球表面有大量的微孔，這些特征都有利于碳微球?qū)饘傺蹼x子的吸附。
　　其次用水熱吸附—煅燒的方法，通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體濃度、吸附溫度、吸附時(shí)間、溶劑組成、升溫速率、煅燒程序等一系列方法合

4、成了ZnO實(shí)心球、ZnO單殼層、ZnO雙殼層和ZnO三殼層空心納米微球，并對(duì)這四種納米材料進(jìn)行了SEM、TEM、X射線粉末衍射(XRD)、能量色散X射線光譜(EDX)、TG和氮?dú)馕奖缺砻鏈y試(BET)等表征。對(duì)以上材料進(jìn)行了乙醇和甲醛氣體的氣敏性能測試研究。氣敏測試結(jié)果顯示ZnO三殼層納米空心微球的氣敏性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于ZnO實(shí)心球、ZnO單殼層空心微球和ZnO雙殼層空心微球。
　　選取氣敏性能最好的ZnO三殼層空心納米微球，通過共吸

5、附的方法進(jìn)行了Sn元素的摻雜，又通過硼氫化鈉還原法進(jìn)行Ag單質(zhì)的負(fù)載，合成了基于ZnO三殼層納米空心微球的SnO2-ZnO、Ag/ZnO、SnO2-Ag/ZnO三殼層納米空心微球，對(duì)其進(jìn)行了TEM、XRD、EDX等表征，并對(duì)這三種ZnO納米空心微球材料進(jìn)行了乙醇?xì)怏w的氣敏性能測試和研究。結(jié)果顯示Sn元素?fù)诫s對(duì)ZnO空心納米材料的靈敏度有少量提高，而Ag單質(zhì)的負(fù)載對(duì)其氣敏性能提升較大。最后對(duì)上述經(jīng)過摻雜或負(fù)載的ZnO空心微球材料進(jìn)行了其他