基于自然生物模板的半導(dǎo)體功能材料及其氣敏性能的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，納米功能材料給人類帶來了福音。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、易操作、成本低廉、綠色環(huán)保的工藝流程具有重要的意義，是當(dāng)今納米材料研究的熱點(diǎn)。放眼大自然奇觀，自然生物體經(jīng)過數(shù)千年的進(jìn)化后，形成了精細(xì)巧妙的微觀結(jié)構(gòu)。設(shè)想若將這些結(jié)構(gòu)引入到納米材料中，構(gòu)筑具有生物精細(xì)分級(jí)結(jié)構(gòu)的納米功能材料，將成為制備功能材料的一種有效捷徑。
　　 本論文以仿生復(fù)制自然生物材料結(jié)構(gòu)為研究思想，以簡(jiǎn)單的浸漬，煅燒為工藝路線，依照結(jié)構(gòu)-功能一體化的原

2、則，探索設(shè)計(jì)了一系列具有蛋膜結(jié)構(gòu)（三維網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)）和蝴蝶鱗片結(jié)構(gòu)（多孔分級(jí)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）的金屬氧化物半導(dǎo)體納米材料，還對(duì)這些材料的功能進(jìn)行了研究討論。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1.通過引用自然生物雞蛋內(nèi)膜為模板，采用浸漬.煅燒相結(jié)合的處理工藝合成了介孔分級(jí)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料α-Fe2O3。所制備的α-Fe2O3成功地復(fù)制了蛋膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)，擁有較大的比表面積。另外，蛋膜結(jié)構(gòu)α-Fe2O3還具有優(yōu)良的氣敏性能。在三維網(wǎng)狀分級(jí)結(jié).構(gòu)中，存在

3、大量?jī)?nèi)外部互相連接的空心納米管，這種獨(dú)特的構(gòu)造為氣體的擴(kuò)散和傳輸提供了有利的通道。期望這種綠色、溫和、簡(jiǎn)單的合成方法為構(gòu)筑分級(jí)結(jié)構(gòu)材料提供一個(gè)有用的平臺(tái).并且希望在更多領(lǐng)域中得到應(yīng)用。
　　 2.在蛋膜結(jié)構(gòu)α-Fe2O3研究的基礎(chǔ)上，我們選擇巴黎翠鳳蝶的蝶翅鱗片為生物模板。最終成功復(fù)制出了蝶翅形態(tài)結(jié)構(gòu)的氧化鐵，對(duì)硫化氫和丙酮?dú)怏w具有良好的氣敏性能，與對(duì)比樣品（無模板的氧化鐵）進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)蝶翅鱗片的引入大大提高了材料的氣敏性能。

4、這種蝶翅結(jié)構(gòu)本身具有獨(dú)特的多孔分級(jí)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有比較大的表面積和通透性，對(duì)氣體的吸附和傳輸具有很大的幫助作用。該生物模板法又為功能材料的制備提供了一條較為簡(jiǎn)潔、廉價(jià)、綠色的合成工藝，對(duì)功能材料的發(fā)展具有重要的影響。
　　 3.再次采用廉價(jià)易得的雞蛋蛋膜為生物模板，制備了具有蛋膜形態(tài)三維交叉結(jié)構(gòu)多孔的V205材料。研究發(fā)現(xiàn)，前驅(qū)液的生長(zhǎng)濃度對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)有著重大的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)前驅(qū)液濃度為2.0g/300mL時(shí)，元件對(duì)乙