ZnO基納米纖維的制備及性能研究.pdf

1、ZnO因具有優(yōu)良的光學、氣敏、壓電、催化、場發(fā)射等性能，而引起世界范圍內(nèi)廣泛關(guān)注，關(guān)于一維ZnO納米材料的研究已經(jīng)引起眾多研究者們的極大興趣，然而實現(xiàn)ZnO在光學和氣體傳感方面的應(yīng)用仍有一些問題和困難。一維納米結(jié)構(gòu)相比薄膜和粉末具有優(yōu)異的傳輸性能和大的比表面，因此一維納米結(jié)構(gòu)將具有更優(yōu)異的氣敏特性，同時金屬元素摻雜也可以改變ZnO的光學、氣敏等性能。在一維納米材料的制備技術(shù)中，電紡絲法簡單、可控、耗能低，且電紡絲法制備的納米纖維具有孔狀

2、結(jié)構(gòu)等特點，有利于氣敏性能的提高。
　　 本文采用電紡絲技術(shù)制備了純的和不同金屬元素摻雜的ZnO納米纖維，系統(tǒng)探討了電紡絲技術(shù)制備中各種因素的影響，研究了不同摻雜元素及摻雜量對其光學和氣敏性能的影響。通過研究獲得了如下結(jié)果：
　　 1．電紡絲過程受到溶液濃度、電壓、距離、無機鹽含量、退火等因素的影響，我們系統(tǒng)探討制備工藝參數(shù)對納米纖維形貌、直徑、均勻度等特性的影響，結(jié)果表明：PVA濃度過高，紡絲變難并且纖維直徑變粗；電壓

3、過大則易出現(xiàn)液滴且直徑變??；無機鹽含量過多，會導致纖維粘連，無機鹽含量多會導致纖維直徑變小；隨著退火溫度的升高纖維直徑逐漸減小，表面變得逐漸粗糙，結(jié)晶質(zhì)量逐漸變好；酒精主要通過表面張力影響臨界電壓和紡絲速度。
　　 2．采用電紡絲技術(shù)制備了Mg、Cd、Cu、Al、Ni等金屬元素摻雜的ZnO納米纖維，研究了摻雜對ZnO納米纖維光學性能的影響，結(jié)果表明：Mg摻雜能使PL譜的紫外發(fā)射峰發(fā)生藍移，隨著摻雜量的增加，藍移愈加明顯；Cd和N

4、i摻雜能導致PL譜的紫外發(fā)射峰發(fā)生紅移，并且隨著摻雜量的增加，紅移愈加明顯；Al摻雜使綠光峰強度顯著增強；Cu摻雜后紫外發(fā)射峰的強度減弱比較明顯。
　　 3．采用電紡絲技術(shù)制備了Cu、Al、Ni等金屬元素摻雜的ZnO納米纖維，研究了摻雜元素和摻雜量對ZnO納米纖維氣敏性能的影響，結(jié)果表明：Cu摻雜使ZnO納米纖維對低濃度硫化氫的靈敏度得到很大提高，反應(yīng)速度快，選擇性好；Al摻雜使ZnO納米纖維對酒精蒸汽的靈敏度得到提高，工作溫度