不同维度的ZnO的水热合成及气敏性能研究

发布时间：2021-05-22 07:29

　　由于宽的禁带和大的激活能,氧化锌在气敏传感器中的应用前景十分广阔。近十多年来,研究者们制备出了不同尺寸和形貌的氧化锌纳米材料。在这些纳米结构中,由低维纳米氧化锌晶体组装的三维氧化锌纳米结构表现出了更好的气敏性能。因此,本论文采用了环保、经济和低能耗的水热法制备出了不同维度的氧化锌纳米结构,通过改变工艺参数控制了氧化锌纳米形貌的合成,探究了工艺参数对纳米氧化锌形貌的影响,揭示了不同维度的氧化锌纳米材料的生长机理。此外,本论文还测试了不同形貌纳米氧化锌的气敏性能,并分析了氧化锌纳米材料的气敏机理。本论文的主要内容包括以下几部分:利用简单水热法制备出了六种不同形貌的低维氧化锌纳米结构,包括六方纳米棒、纳米片、纳米钻、封闭纳米管、纳米颗粒和纳米棒。通过工艺参数和表征结果分析,在柠檬酸根的负电性和反应时间的延长的作用下,决定了纳米钻的形成。氟化钠和HMT的加入引起了溶液的状态变化,从而生长基元的成分和结构发生改变,形成了具有封闭纳米管形貌的氧化锌样品。在乙醇敏感气体测试过程中,六方纳米棒、纳米片、纳米钻、封闭纳米管、纳米颗粒和纳米棒氧化锌气敏元件的灵敏度依次为:4.8（100 ppm）、6.1（... 

【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 纳米材料
        1.2.1 纳米材料的分类
        1.2.2 纳米材料的特性
        1.2.3 纳米技术的发展史
    1.3 纳米氧化锌
        1.3.1 氧化锌的晶体结构
        1.3.2 氧化锌的基本性质
        1.3.3 纳米氧化锌的制备方法
        1.3.4 纳米氧化锌的表征方法
    1.4 半导体气体传感器
        1.4.1 半导体气敏传感器的气敏机理
        1.4.2 半导体气敏传感器的指标
    1.5 本论文的研究目的及内容
        1.5.1 本论文的研究目的
        1.5.2 本论文的主要研究内容
2 材料的合成、表征及气敏测试
    2.1 实验原料与设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验设备
    2.2 样品制备及表征
        2.2.1 实验方法
        2.2.2 样品表征
    2.3 气敏性能测试
        2.3.1 气敏元件的组装
        2.3.2 气敏性能测试
        2.3.3 气敏原理
3 低维纳米氧化锌的制备及其气敏性能
    3.1 引言
    3.2 添加柠檬酸三钠制备低维ZnO纳米材料及其气敏性能
        3.2.1 实验部分
        3.2.2 样品表征与分析
        3.2.3 生长机理分析
        3.2.4 气敏测试
    3.3 封闭ZnO纳米管的制备及其气敏性能
        3.3.1 实验部分
        3.3.2 样品表征与分析
        3.3.3 生长机理
        3.3.4 气敏性能
    3.4 NaF辅助低维ZnO纳米材料的合成及其气敏性能
        3.4.1 实验部分
        3.4.2 样品表征与分析
        3.4.3 气敏性能
    3.5 本章小结
4 双添加剂辅助水热法制备三维纳米氧化锌及气敏性能
    4.1 引言
    4.2 饼状纳米氧化锌的合成及其气敏性能
        4.2.1 实验部分
        4.2.2 样品表征与分析
        4.2.3 生长机理分析
        4.2.4 气敏性能
    4.3 介孔纳米片组装的氧化锌纳米花的制备及气敏测试
        4.3.1 实验部分
        4.3.2 结构与形貌分析
        4.3.3 生长机理分析
        4.3.4 比表面积测试
        4.3.5 气敏性能
    4.4 本章小结
5 向日葵状氧化锌纳米花的制备及气敏性能
    5.1 引言
    5.2 实验部分
    5.3 样品的表征与分析
    5.4 生长机理分析
    5.5 气敏性能
    5.6 气敏机理
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录
    A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]金属化合物型半导体纳米材料的制备及研究现状[J]. 牛国栋,刘建雄,吴正宇,张金萍.  热加工工艺. 2013(22)
[2]水热法制备棒状纳米氧化锌及其气敏性能研究[J]. 由丽梅,霍丽华,程晓丽,赵辉,高山.  电子元件与材料. 2013(05)
[3]ZnO纳米棒光阳极的制备及其天然染料敏化研究[J]. 张晓楠,王青,戴剑锋,姜金龙,李维学,魏学刚.  光电子.激光. 2012(09)
[4]Fe、N共掺杂TiO2纳米管阵列的制备及可见光光催化活性[J]. 吴奇,苏钰丰,孙岚,王梦晔,王莹莹,林昌健.  物理化学学报. 2012(03)
[5]新型氧化物半导体气敏传感器的研究进展[J]. 林毓韬,徐涛,程定峰,柳清菊.  材料导报. 2011(23)
[6]静电纺丝技术制备Gd3Ga5O12∶Eu3+多孔发光纳米带[J]. 刘莹,王进贤,董相廷,刘桂霞.  高等学校化学学报. 2010(07)
[7]Memory characteristics of an MOS capacitor structure with double-layer semiconductor and metal heterogeneous nanocrystals[J]. 倪鹤南,吴良才,宋志棠,惠春.  半导体学报. 2009(11)
[8]金属镍基质上直立六边形NiO纳米片的制备与光催化性能[J]. 张建英,杨合情,杨瑞丽,杨文玉,宋玉哲,焦华,李丽,马军虎,王明珍.  科学通报. 2007(17)
[9]气敏材料敏感机理研究进展[J]. 刘海峰,彭同江,孙红娟,马国华,段涛.  中国粉体技术. 2007(04)
[10]溶剂热制备氧化锌纳米线[J]. 向群,潘庆谊,徐甲强,施利毅,许鹏程,刘荣利.  无机化学学报. 2007(02)

博士论文
[1]半导体金属氧化物ZnO的水热合成及气敏性能研究[D]. 郭威威.重庆大学 2013



本文编号：3201238