ZnO納米顆粒氣敏性能的研究.pdf

1、ZnO是一種重要的新型半導體材料，由于其獨特的電學、光學特性，近年來引起了極大關注。而納米ZnO材料具有比表面積大、易于表面修飾等優(yōu)點，在光電子器件、傳感器等領域有廣泛的應用前景。對于納米ZnO氣體傳感器而言，它屬于表面控制型傳感器件，除了摻雜作用外，其比表面積對性能也具有極其重要的作用，是納米ZnO氣敏器件研究的重點。 本文主要利用溶膠—凝膠法制備了不同摻雜以及不同表面修飾的ZnO納米顆粒，系統(tǒng)研究了ZnO納米顆粒的相結構，表

2、面形貌和氣敏性能，探索了氣敏機理。得到了以下幾點創(chuàng)新結果： 首次研究了聚十六烷基吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，PVP)的表面修飾對ZnO納米顆粒氣敏性能的影響，指出PVP的表面修飾可提高ZnO納米顆粒的分散性。利用溶膠—凝膠法制備了PVP修飾的ZnO納米顆粒，研究了不同配比下的PVP修飾的ZnO納米顆粒的表面形貌和氣敏性能，發(fā)現(xiàn)Zn2+與PVP的摩爾比為1：1時，傳感器對三甲胺(trimethylamine

3、，TMA)具有非常高的靈敏度和選擇性，并且重復性較好。研究進一步探討了PVP修飾的ZnO納米顆粒氣敏性能提高的原因。 系統(tǒng)研究了摻入不同Mo含量的ZnO納米顆粒的形貌、結晶性能和氣敏性能。采用溶膠—凝膠法制備了摻入Mo的ZnO納米顆粒，結果表明，ZnO納米顆粒的結晶性能和形貌都受到摻入量的影響，當Mo元素的含量為10％時，傳感器在室溫下對NH3氣體的靈敏度和選擇性較好，且重復性較好，并提出了摻入Mo的ZnO納米顆粒NH3敏性能變

4、化的機理。 論文研究了摻入Fe2O3和Mn3O4納米顆粒的ZnO納米顆粒氣敏特性。通過溶膠—凝膠法分別制備了摻入不同含量的Fe2O3和Mn3O4納米顆粒的ZnO納米顆粒。研究指出，兩種物質摻入的ZnO納米顆粒的結晶性能都受到摻入量的影響。但是，摻入量對形貌的影響卻有所不同，F(xiàn)e2O3摻雜的ZnO納米顆粒的表面形貌與摻入量也有很大的關系，而Mn3O4的摻入對ZnO納米顆粒的形貌幾乎沒有影響。傳感器氣敏性能的研究表明：Fe和Mn元素

5、的含量分別為2％與3.5％時，傳感器在室溫下對NH3氣體的靈敏度和選擇性非常高，且重復性較好。另外還探討了摻入Fe2O3與Mn3O4納米顆粒后的ZnO納米顆粒的NH3敏性能提高的原因。 最后，論文還研究了摻入CdS納米顆粒的ZnO的納米顆粒的氣敏性能，發(fā)現(xiàn)CdS納米顆粒的摻入提高了ZnO納米顆粒的NH3敏性能。實驗結果表明：CdS納米顆粒摻入后對ZnO的形貌影響不大。傳感器氣敏性能的研究發(fā)現(xiàn)：當CdS納米顆粒的含量為3％時，傳感