氧化鋅基納米材料的合成及其氣敏性能.pdf

1、氧化鋅作為氣敏傳感器的研究始于20世紀(jì)60年代，是研究最早、應(yīng)用較廣泛的氣敏材料之一。其作為氣敏材料穩(wěn)定性較好，但缺點(diǎn)在于靈敏度偏低，工作溫度較高(一般在400℃～500℃)。因此提高其對(duì)某些氣體的測(cè)試靈敏度、降低工作溫度稱(chēng)為人們研究的熱點(diǎn)。從納米材料的制備入手，人們看到了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的希望。具體包括制備方法的改進(jìn)，金屬元素的摻雜，氧化物的復(fù)合，樣品的薄膜化等。因此本論文以納米氧化鋅為基體材料，分別摻入不同的金屬元素，在一定的條件下合成

2、反應(yīng)，使之形成具有一定結(jié)構(gòu)的納米材料，并以改進(jìn)ZnO的氣敏性能為主線(xiàn)開(kāi)展科研工作。 實(shí)驗(yàn)的主體部分是利用室溫固相反應(yīng)法制備出純的ZnO納米粉體，采用了溶膠凝膠法分別制備出了摻雜不同物質(zhì)量鋁、銦的氧化鋅納米粉體和鋁鑭共摻的ZnO納米粉體。并利用XRD對(duì)產(chǎn)物的物相進(jìn)行了分析；用TEM或SEM對(duì)粉體晶粒的粒徑和形貌進(jìn)行了觀察；將產(chǎn)物粉體制成了氣敏元件，采用靜態(tài)配氣法在氣敏測(cè)試儀上進(jìn)行了靈敏度和響應(yīng)一恢復(fù)曲線(xiàn)的測(cè)試，研究了各種材料的氣敏

3、特性、選擇性并計(jì)算了響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間。 通過(guò)對(duì)上述各種材料的氣敏性能研究分析發(fā)現(xiàn)：一、用固相法制的ZnO顆粒不均，按比例估算粒徑，平均粒徑在20-50nm之間，氣敏性較好，對(duì)Cl2的靈敏度在290℃左右達(dá)到288，且是另一氧化性氣體NO2的200倍左右，響應(yīng)較快，但恢復(fù)性較差。二、鋁、銦摻雜對(duì)ZnO氣敏性能的影響。采用溶膠-凝膠法制備了ZnO及Al2O3、In2O3摻雜的ZnO納米粉體。對(duì)Al2O3摻雜研究表明，在工作溫度24

4、0℃時(shí)，摻入物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.5％Al2O3后，對(duì)Cl2有較高的的靈敏度，選擇性較好(是另一氧化性氣體NO2的55倍，是SO2的118倍左右)。響應(yīng)恢復(fù)特性較純ZnO有較大的提高；對(duì)In2O3摻雜研究表明，在工作溫度為240℃時(shí)，摻入物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.3％In2O3后，材料對(duì)Cl2有較好的靈敏度，有較好的選擇性，對(duì)Cl2的靈敏度是另一氧化性氣體NO2的22倍，是SO2的66倍左右，響應(yīng)恢復(fù)特性也較純ZnO有較大的提高。三、同時(shí)摻雜鋁、鑭