石墨烯負載p型-n型半導體氧化物及其氣敏性能研究.pdf

1、當今社會對于環(huán)境以及健康的關(guān)注已越來越高，因此，開發(fā)一種高靈敏度、優(yōu)選擇性、可用于多相（氣相或液相）的氣敏元件用來檢測環(huán)境污染氣體和有毒氣體就顯得十分必要。在眾多氣敏元件材料中，一些新型的金屬氧化物組合（尤其是p型聯(lián)合n型金屬氧化物半導體）已成為研究的熱點。與此同時，石墨烯或化學還原的氧化石墨烯(rGO)作為一種新穎的碳材料，有望應(yīng)用到氣敏元件中，進一步改善氣敏元件的性能。
　　本文首先采用了兩步法（回流+水熱）制備了四氧化三鈷-

2、氧化鋅-石墨烯三元復合物。在實驗過程中，氨水的加入與蒸發(fā)對成功將p型半導體四氧化三鈷與n型半導體氧化鋅同時負載到石墨烯上面起到了關(guān)鍵作用。經(jīng)過實驗條件對比分析，石墨烯片層以及PVP的引入有助于四氧化三鈷-氧化鋅/石墨烯三元復合物結(jié)構(gòu)與形貌的優(yōu)化。
　　根據(jù)四氧化三鈷-氧化鋅/石墨烯傳感器元件的性能測試發(fā)現(xiàn)，該材料可實現(xiàn)多相界面中的氣敏響應(yīng)。四氧化三鈷-氧化鋅/石墨烯對于氣相苯甲醛表現(xiàn)出優(yōu)秀的氣敏性能（對10 ppm苯甲醛達到靈敏度

3、達到6.6）;同時，四氧化三鈷-氧化鋅/石墨烯對于液相中的苯甲醛同樣呈現(xiàn)出良好的響應(yīng)（靈敏度達到7.98μA·cm-2·mM-1）。實驗結(jié)果反映出四氧化三鈷-氧化鋅/石墨烯材料是一種適用于多相界面中檢測目標物的新型材料。
　　進一步地，利用一步水熱法成功制備了氧化銅-氧化鋅/石墨烯三元復合物。通過對材料組分、形貌以及結(jié)構(gòu)的分析發(fā)現(xiàn)，該方法實現(xiàn)了將大量納米尺度的p-n結(jié)(CuO-ZnO)引入到了rGO片層上。經(jīng)過氣敏測試發(fā)現(xiàn)，該材料