功能化氧化锌复合材料的制备及传感性能研究

发布时间：2021-05-15 06:47

　　氧化锌纳米材料以其高化学稳定性、良好生物相容性以及优异的光电性质,在光催化、压电、生物、气体传感和医疗等领域的应用取得了重要的突破,受到了广泛的关注。然而,由于其带隙较宽等自身局限性限制了其进一步的开发和使用。研究表明这些不足可以通过构建氧化锌纳米复合材料的手段进行改善。本文通过水热法得到不同形貌的ZnO纳米材料并对其进行改性。研究了ZnO纳米材料的生长过程及传感性能。主要研究内容包括以下几个方面:（1）采用水热法制备了菱形ZnO纳米片。在400°C退火2小时后,得到介孔结构的ZnO纳米材料并利用热还原法对其进行Pd负载。Pd@ZnO（0.2 wt%）对乙醇气体的响应（200 ppm时响应为142.2）是纯ZnO纳米片的4.3倍,并具有更短的响应恢复时间（13 s/9 s）。DFT计算结果表明,引入Pd原子后,菱形ZnO纳米片的带隙减小,对乙醇分子的吸附能提高。Pd纳米颗粒优异的催化性能和ZnO可调控的能带结构是增强气体传感性能的主要原因。（2）采用水热法制备了双血小板状、单血小板状和球形ZnO微晶纳米材料。通过调节溶液的pH,有效的对ZnO纳米结构的形貌进行调控并控制ZnO（001）... 

【文章来源】：郑州轻工业大学河南省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 纳米氧化锌
        1.2.1 纳米氧化锌的简介
        1.2.2 ZnO纳米材料的制备
    1.3 ZnO纳米材料的研究现状及传感机理
        1.3.1 ZnO纳米材料的气敏传感机理
        1.3.2 ZnO纳米材料的形貌对其性能的影响
        1.3.3 贵金属负载ZnO纳米材料对其性能的影响
        1.3.4 金属掺杂ZnO纳米材料对其性能的影响
        1.3.5 异质结的构筑对ZnO纳米材料传感性能的影响
    1.4 DFT在气敏传感工作中的应用与作用
    1.5 本论文的主要目的和研究内容
第二章 Pd负载菱形纳米片状ZnO纳米材料的制备及传感性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验试剂和仪器
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
    2.3 ZnO纳米片结构的表征
        2.3.1 X-射线衍射仪(XRD)
        2.3.2 场发射电子扫描显微镜(FESEM)
        2.3.3 高分辨透射电子显微镜(TEM)
        2.3.4 X-射线电子能谱仪(XPS)
        2.3.5 紫外可见漫反射吸收光谱(UV-vis)
        2.3.6 传感性能分析仪器
    2.4 ZnO菱形纳米片样品的制备
    2.5 结果与讨论
        2.5.1 结构表征
        2.5.2 菱形ZnO纳米片气敏性能测试
        2.5.3 Pd@ZnO复合材料传感机理研究
    2.6 本章小结
第三章 Pd负载双血小板状ZnO微晶的制备、传感性能及DFT计算研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
    3.3 双血小板状ZnO纳米材料的制备
    3.4 实验与讨论
        3.4.1 双血小板状ZnO的结构表征
        3.4.2 Pd负载双血小板状ZnO纳米材料传感性能研究
        3.4.3 Pd负载双血小板状ZnO纳米材料传感机理研究
    3.5 本章小结
第四章 Al掺杂类水仙氧化锌增强NO2传感性能的实验和DFT研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
    4.3 材料制备过程
        4.3.1 水仙花状ZnO制备过程
        4.3.2 Al掺杂水仙状ZnO纳米结构的合成
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 AZO复合材料的表征分析
        4.4.2 AZO基传感器性能研究
        4.4.3 AZO传感器气敏机理研究
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 本文总结
    5.2 展望
参考文献
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性Ni网基底上电沉积制备ZnO纳米结构薄膜及其光电性能研究[J]. 常洲,卢辉,马金福,杨少林,宁晓杰.  有色金属工程. 2018(06)
[2]静电纺丝法制备的钇掺杂氧化锌球形纳米材料对乙醇的敏感特性[J]. 魏晋军,马书懿.  硅酸盐学报. 2017(10)
[3]基于CVD自组装生长氧化锌半导体纳米结构的光电导紫外探测器研究[J]. 刘晗,赵小龙,彭文博,贺永宁.  人工晶体学报. 2014(08)
[4]超长氧化锌纳米线的制备及其气敏性能和紫外传感应用研究[J]. 李帅朋,向群,秦楠,徐甲强,许鹏程.  发光学报. 2014(05)



本文编号：3187160