不同形貌CuO納米材料的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、隨著近年來人們對環(huán)境監(jiān)測和人身安全重視程度的增加，環(huán)境中存在的有毒及可燃揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)的檢測逐漸成為人們的研究熱點(diǎn)。納米結(jié)構(gòu)的CuO作為一種無毒經(jīng)濟(jì)的p型半導(dǎo)體材料，同時(shí)擁有較大的比表面積以及獨(dú)特的尺寸效應(yīng)，具有非常廣泛的商業(yè)應(yīng)用，在作為氣敏材料使用時(shí)呈現(xiàn)出優(yōu)良的氣敏響應(yīng)性能。
　　本文通過簡單經(jīng)濟(jì)的水溶液反應(yīng)制備了零維CuO納米粒子、一維CuO納米線和二維CuO納米片，并經(jīng)后期手工涂覆與管式電極相結(jié)合構(gòu)建出三種不同形貌的

2、納米CuO氣敏傳感器。在單獨(dú)測試時(shí)對于所測VOC，氣敏響應(yīng)信號明顯，基線穩(wěn)定，響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間短，重復(fù)性好，具有較好的測試可信性;均對所測9-11種VOC中的乙醇、甲醇、丙酮具有一定的選擇性，CuO納米片的氣敏響應(yīng)靈敏度均高于CuO納米粒子;最佳工作溫度均為300℃左右，CuO納米線在200℃下即可產(chǎn)生較穩(wěn)定的氣敏響應(yīng);無論在低溫170℃還是高溫320℃下，CuO納米片對乙醇、丙酮、甲醇的氣敏響應(yīng)靈敏度均高于CuO納米粒子;在300℃下，

3、對10-1000ppm乙醇蒸汽的氣敏響應(yīng)靈敏度高低排序?yàn)?CuO納米線＞CuO納米片＞CuO納米粒子，且均高于商用SnO2氣敏傳感器。
　　為了克服傳統(tǒng)的粗糙涂覆工藝對傳感器性能所帶來的負(fù)面影響，還利用磁控濺射技術(shù)制備銅膜，探討了濺射電流和濺射時(shí)間對銅膜導(dǎo)通性的影響，得到了制備銅膜的最佳濺射條件，將銅膜經(jīng)后期熱氧化構(gòu)建得到一體化CuO納米粒子氣敏傳感器，該傳感器對不同VOC的響應(yīng)信號明顯、快速、基線穩(wěn)定、恢復(fù)性好，具有良好的重復(fù)性

4、，對測試的11種VOC中的乙醇、甲醇、丙酮具有一定的選擇性;相比經(jīng)手工涂覆構(gòu)建而成的零維CuO納米粒子氣敏傳感器和一維CuO納米線氣敏傳感器，在200℃時(shí)對20-500ppm乙醇蒸汽響應(yīng)靈敏度最高，響應(yīng)時(shí)間(4-10 s)和恢復(fù)時(shí)間(4-8s)最短;當(dāng)接觸到20-500ppm的CCl4蒸汽時(shí)呈現(xiàn)出與其他所測氯化物（1，2-二氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷以及二氯甲烷）完全相反的電阻值變化規(guī)律。
　　將不同形貌的納米CuO材料通過相同