氧化銅基納米復(fù)合材料的制備及NH3氣敏性能研究.pdf

1、為了對(duì)環(huán)境和工業(yè)中NH3實(shí)施有效的檢測及監(jiān)控，本文通過高壓靜電紡絲法結(jié)合高溫煅燒過程，制備出一維CuO納米材料以及Co3O4/CuO和In2O3/CuO納米復(fù)合材料。對(duì)復(fù)合材料的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了XRD，F(xiàn)T-IR，RAMAN，XPS，BET, SEM和TEM等分析，并在室溫條件下對(duì)NH3的氣敏性能進(jìn)行測試，同時(shí)對(duì)其氣敏機(jī)理進(jìn)行了初步探討。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用高壓靜電紡絲法通過改變煅燒溫度制備出一維純CuO納米棒，并研究

2、了不同煅燒溫度下的純CuO對(duì)NH3的氣敏響應(yīng)。結(jié)果表明，在煅燒溫度為600℃下制得的純CuO具有一維納米棒結(jié)構(gòu)，它是由CuO大粒子(～100 nm)相互連接組成，在CuO大粒子上分布著納米尺寸(～23 nm)的CuO小納米粒子，且具有P-P(CuO-CuO)同質(zhì)結(jié)和存在著大量的氧缺陷。從而提高了600℃煅燒溫度下的純CuO納米棒的NH3氣敏性能，對(duì)100 ppm濃度的NH3氣敏響應(yīng)靈敏度達(dá)到24.2％，響應(yīng)時(shí)間為22.7s。⑵在純CuO

3、納米材料基體上摻雜P型半導(dǎo)體Co3O4，通過高壓靜電紡絲結(jié)合600℃下高溫煅燒，制備出具有P-P異質(zhì)結(jié)的Co3O4/CuO納米鏈。研究發(fā)現(xiàn)，在摻雜P型半導(dǎo)體Co3O4之后，導(dǎo)致電子傳輸能力增強(qiáng)，載流子密度增大，因此材料展現(xiàn)出卓越的NH3氣敏性能。其中，CCNC-2(Cu∶Co摩爾比5∶2)傳感器室溫條件選擇性的檢測NH3，對(duì)100 ppm的NH3響應(yīng)為4.72，響應(yīng)時(shí)間低至1.3s，并且在放置12周后，對(duì)NH3的檢測濃度仍可達(dá)1 ppm

4、，具有較好的穩(wěn)定性。⑶在純CuO納米材料基體上摻雜N型半導(dǎo)體In2O3，通過高壓靜電紡絲結(jié)合600℃下高溫煅燒，制備出不同摩爾比的In2O3/CuO納米棒。其中ICCN-5(Cu/In摩爾比為100∶5)樣品存在許多P-P(CuO-CuO)同質(zhì)結(jié)，P-N(CuO-In2O3)異質(zhì)結(jié)，而異質(zhì)結(jié)會(huì)使得電子傳輸能力增強(qiáng);同質(zhì)結(jié)使得復(fù)合材料的缺陷氧含量和載流子密度增大。因此材料對(duì)NH3具有良好的氣敏性能，當(dāng)通入100ppmNH3的響應(yīng)為1.57