氧化鋅納米陣列氣敏性能及發(fā)光、浸潤性研究.pdf

1、傳統(tǒng)的納米粉體或薄膜制備的半導體氣敏元件由于顆粒易發(fā)生團聚或在高溫工作時出現(xiàn)晶粒吞并、長大的陶瓷化過程，難以滿足高靈敏度和選擇性要求。將一維納米材料制備成陣列作為氣敏元件可能有效提高氣敏元件性能。 本文利用兩步溶液化學法在不同基體上制備出氧化鋅納米陣列，通過對氣體的靈敏度、響應時間等測量評價了氧化鋅納米陣列的氣敏性能，并對包覆有二氧化鈦納米粒子的氧化鋅納米陣列氣敏性能進行了研究；另外還研究了氧化鋅納米陣列的光致發(fā)光和浸潤性，主要

2、研究結(jié)果如下： 1、通過兩步溶液化學法制備出氧化鋅納米陣列。 首先乙酸鋅水解制備出ZnO納米粒子的膠體溶液，然后將膠體溶液涂到玻璃或Al<,2>O<,3>陶瓷管基體上，在300-500℃之間熱處理，獲得了粒徑在5～20nm之間的ZnO納米薄膜，利用所得到的薄膜為前體，通過適當溶液化學反應獲得了直徑為20～200nm，長度為50nm～2μm的ZnO納米陣列。 研究結(jié)果表明，兩步溶液化學法可以在較低溫度下大面積生長氧

3、化鋅納米陣列，所得到的氧化鋅納米陣列分布均勻，呈c軸取向，晶體結(jié)構(gòu)為六方纖維鋅礦結(jié)構(gòu)。 2、對乙醇和氫氣的氣敏性能測試表明，工作溫度為350℃時，所制備的氧化鋅納米陣列氣敏元件對2500ppm乙醇的靈敏度為71.104，即使乙醇的濃度低至50ppm，其靈敏度仍然為10.573：氫氣濃度為2500ppm時，氧化鋅納米陣列氣敏元件的靈敏度也達到30.076。與氧化鋅納米粉體材料所制備的傳感元件相比，這些結(jié)果都有較大提高。 以

4、氧化鋅為基體的ZnO-TiO<,2>復合材料在工作溫度為350℃時，氣敏元件對2500ppm乙醇的靈敏度為74.949，對相同濃度的氫氣的靈敏度也達到52.09。 研究結(jié)果還表明，無論純氧化鋅納米陣列還是ZnO-TiO<,2>復合材料氣敏元件對乙醇的靈敏度都比對相同濃度的氫氣靈敏度要高. 3、光致發(fā)光性能研究結(jié)果表明，氧化鋅納米陣列的紫外發(fā)光峰位于399.8nm，與氧化鋅納米薄膜相比，納米陣列的紫外發(fā)光明顯的紅移，且發(fā)光