納米In2O3的單源溶劑熱法合成及其氣敏性能研究.pdf

1、金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器具有成本低廉、消耗功率少、制作工藝簡(jiǎn)單、兼容性強(qiáng),對(duì)氧化性和還原性氣體均有較高的靈敏度等優(yōu)點(diǎn),在環(huán)境監(jiān)控、工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)家安全、公共安全等領(lǐng)域可燃性氣體和毒性氣體的檢漏報(bào)警方面得到了廣泛的應(yīng)用。而納米技術(shù)在半導(dǎo)體氣體傳感器中的應(yīng)用,有望解決金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器中長(zhǎng)期存在的一些問(wèn)題。本文首先對(duì)納米材料的概念、種類以及性質(zhì)進(jìn)行了概述,然后又介紹了氣體傳感器的原理,現(xiàn)狀,技術(shù)指標(biāo)以及在各方面的應(yīng)用,并且對(duì)氣體傳感

2、器的基體—?dú)饷舨牧系闹苽浞椒?、研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向做了較為詳細(xì)的綜述。在此基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地研究了用單源前驅(qū)體溶劑熱法制備In2O3納米材料的基本規(guī)律、特點(diǎn)及影響因素。我們成功合成了各種形貌的In2O3納米材料,在一定程度上實(shí)現(xiàn)了納米In2O3尺寸和形貌的控制合成,用XRD、SEM、FESEM、TEM、HRTEM、SAED等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征,研究了納米材料的光學(xué)性質(zhì)和氣敏性能。
　　 1.采用溶劑熱法,以In(acac)3·H2O

3、(acac-=乙酰丙酮基負(fù)離子)為單源前驅(qū)體,以乙二醇為溶劑,先制得In(OH),3片狀結(jié)構(gòu),后經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的煅燒成功保持其原有形貌,合成了立方相的In2O3納米片。In2O3納米片的厚度小于6 nm,邊長(zhǎng)為20-50 nm,表面歸屬于{110}晶面,并且具有多孔結(jié)構(gòu)。紫外.可見(jiàn)吸收光譜顯示In2O3納米片屬于半導(dǎo)體,帶隙為3.1 eV。氣敏測(cè)試結(jié)果表明In2O3納米片具有很好的氣敏性能,尤其對(duì)乙醇有很高的選擇性和靈敏度。
　　

4、2.采用溶劑熱法,以In(acac)3·H2O為單源前驅(qū)體,以乙二胺為溶劑,通過(guò)改變時(shí)間、表面活性劑等反應(yīng)條件,成功地合成了In2O3介孔納米球。研究了反應(yīng)時(shí)間、表面活性劑對(duì)產(chǎn)物形狀和尺寸的影響。In2O3介孔納米球的直徑在80-100 nm,形狀規(guī)則,大小均勻,球體由很多大小約5 nm的納米粒子組成,形成規(guī)則的花狀結(jié)構(gòu),球的衷面看起來(lái)比較疏松,并分布有很多小孔,孔徑在3 nm左右。紫外-可見(jiàn)吸收光譜顯示In2O3介孔納米球是直接帶隙半

5、導(dǎo)體,帶隙為3.1eV。氣敏測(cè)試結(jié)果表明In2O3介孔納米球具有良好的氣敏性能,對(duì)丁醇有較高的選擇性和靈敏度。
　　 3.采用溶劑熱法,以In(acac)3·H2O為單源前驅(qū)體,以乙二胺為溶劑,成功地合成了摻雜金屬Sr、Fe和Bi的In2O3空心球。用XRD、SEM、TEM等手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征,結(jié)果表明金屬元素Sr、Fe能很好地?fù)诫s進(jìn)In2O3的晶格結(jié)構(gòu)。氣敏測(cè)試結(jié)果表明摻雜能夠改變In2O3的氣敏性質(zhì),摻雜Sr的In2O3空