復(fù)合金屬氧化物的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、氣敏傳感器用于有毒氣體檢測(cè)，已在人們生活相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。氣敏傳感材料是影響氣敏傳感器性能的核心因素，其中半導(dǎo)體型氣敏傳感器以其靈敏度高、選擇性可調(diào)、可靠性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)備受科研工作者關(guān)注，但其同時(shí)具有工作溫度高、選擇性低等缺點(diǎn)。因此，本文主要以構(gòu)筑高性能氣敏傳感器為目標(biāo)，針對(duì)溫度高、選擇性低等缺陷，在半導(dǎo)體氧化物的復(fù)合、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面比較系統(tǒng)地開展了研究工作。具體工作如下:
　　1、NiO/ZnO/SnO2復(fù)合金屬氧

2、化物的制備及在乙醇?xì)饷魴z測(cè)方面的應(yīng)用。利用簡(jiǎn)單的共沉淀/焙燒方法成功將具有良好光學(xué)活性的NiO引入到二元ZnO/SnO2復(fù)合金屬氧化物(ZnSn-MMOCs)中，并制備出新型三元NiO/ZnO/SnO2復(fù)合金屬氧化物氣敏傳感材料(NiZnSn-MMOCs)。研究結(jié)果表明:NiO的引入拓寬了ZnO/SnO2材料的可見光吸收范圍、降低了其帶隙值，從而增強(qiáng)了材料的光電響應(yīng)性能;增大了其比表面積和氧缺陷，氧缺陷和比表面積提高材料表面的化學(xué)吸附氧

3、的覆蓋率，進(jìn)而增強(qiáng)了其傳感性能;三元半導(dǎo)體之間形成了p-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)促進(jìn)傳感器材料電阻的增加。500℃焙燒條件下，NiO摩爾數(shù)x=0.5時(shí)的樣品(Ni0.5Zn3Sn0.9500)具有最佳的氣敏性能，其響應(yīng)迅速，穩(wěn)定性和選擇性均較好，對(duì)200ppm乙醇的響應(yīng)值高達(dá)180，對(duì)低至1ppm的乙醇仍具有快速的響應(yīng)-恢復(fù)時(shí)間分別為21s和11s。
　　2、ZnIn多級(jí)結(jié)構(gòu)氧化物的制備及其在三乙胺氣敏檢測(cè)方面的應(yīng)用。采用簡(jiǎn)單的水熱合成法，在陶

4、瓷管上原位制備了表面粗糙的紡錘形ZnIn多級(jí)結(jié)構(gòu)氧化物（ZnInxO，x代表In元素的測(cè)定摩爾比）。研究結(jié)果表明:適量In摻雜的ZnO金屬氧化物具有紡錘形多級(jí)結(jié)構(gòu)，其形貌規(guī)整、均勻，原子利用率高，有利于三乙胺的室溫氣敏性能提高;In的存在使多級(jí)結(jié)構(gòu)的紡錘形更圓潤(rùn)飽滿、表面更粗糙，并顯著提高了ZnO基氣敏傳感器的光學(xué)性能，在光激發(fā)條件下具有更好的氣敏性能;其中性能最為穩(wěn)定的ZnIn0.13O多級(jí)結(jié)構(gòu)氧化物的厚度約為15-20μm，且在室溫