Au/ZnO多孔纳米片及其紫外光照射下的NO_2气敏性能

采用水热法结合后期热处理技术制备了Au/ZnO多孔纳米片,并对其气敏性能进行了详细研究。Au/ZnO样品是由厚度约一二十纳米的多孔纳米片组成;气敏性能测试发现,在紫外光照射下Au/ZnO多孔纳米片结构对NO_2气体具有室温响应,检测限为100ppb。Au/ZnO传感器对100ppb NO_2气体的响应时间是21.5s,恢复时间是7s,灵敏度是1.25。当NO_2气体浓度增加到50ppm时,Au/ZnO传感器的灵敏度增加到138.3,是纯ZnO传感器的2.9倍。分析认为,Au/ZnO优异的室温气敏性能是由于在紫外光照射下材料内部产生光生电子-空穴对以及Au颗粒的催化作用。本论文为高性能、低功耗室温气体传感器的构筑提供了一种简易的方法。     

纳米颗粒ZnO薄膜气敏机理研究

采用气体放电活化反应蒸发沉积(GDARE)法低温生长纳米颗粒ZnO薄膜.在不同温度下测试其对乙醇的灵敏度,结果表明:285℃附近纳米颗粒ZnO薄膜的灵敏度最高,为9.76,并且其最佳工作温度区间较窄.通过对ZnO薄膜的AFM表面形貌分析、SEM剖面分析和光学透射谱测试,可推测薄膜具有多孔性柱状晶表面结构,结合ZnO薄膜通入乙醇前后的阻抗谱测试结果,从晶粒晶界效应上对纳米颗粒ZnO薄膜的气敏机理进行了讨论.     

In2O3多孔有序薄膜的制备及其对丁酮气敏特性

利用气/液界面自组装法和溶液浸渍转移法制备了单层和双层氧化铟多孔有序气敏薄膜,并对其进行了气敏特性测试,同时利用多物理场耦合进行气敏特性仿真研究.结果表明,制备的气敏薄膜具有规则的孔道结构,孔壁呈现为具有大比表面积的片状结构.基于该气敏材料的气体传感器对丁酮表现出优良的气敏特性,单层In₂O₃多孔有序气体传感器在最佳工作温度350℃的条件下对质量分数为100×10^-6的丁酮的灵敏度为15.37,响应时间仅为4.3s;双层In₂O₃多孔有序气体传感器在最佳工作温度375℃的条件下对质量分数为100×10^-6的丁酮的灵敏度为20.45,响应时间为22.7s.仿真结果与气敏特性测试结果吻合较好.     

SnO2纳米颗粒对CH4气敏特性的研究

使用溶胶-凝胶法制备了SnO2纳米颗粒.通过X射线衍射和扫描电子显微镜手段对材料的晶体结构和表面进行分析,结果表明所得材料为纯SnO2纳米颗粒.以所制备的SnO2纳米颗粒为气敏材料制备电阻式气敏元件,在CH4体积分数为2.5×10-4时,测试SnO2纳米颗粒对CH4气体的气敏特性,包括工作温度-气体灵敏度和响应-恢复特性,结果表明SnO2颗粒在工作温度为350℃时对CH4的最大灵敏度为11,响应-恢复时间分别为5s和8s.实验结果表明,该SnO2纳米颗粒气敏传感器对CH4具有快速响应和高灵敏度的特性,在工矿安全运行和环境保护方面具有重要的应用价值.     

溶剂热法制ZnO纳米棒及其气敏性能

以乙酰丙酮锌为原料,采用溶剂热法首次合成了棒状ZnO纳米粉体,并对该材料在不同工作温度下的气敏性能进行了研究。通过XRD、SEM和TEM等测试手段,表征其物相与结构。该粉体为六方晶系的ZnO纳米棒,直径约为30 nm,长度约为100 nm,结晶良好。通过静态配气法发现:采用N型氧化锌纳米棒所制得的元件在270℃下,对体积分数为5×10-4的乙醇有较好的气敏性能,灵敏度为75,响应时间及恢复时间分别为30、60 s,说明制备的ZnO纳米棒是具有潜力的探测乙醇气体的气敏传感器材料。     

CdS纳米颗粒掺杂对ZnO气敏性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了CdS-ZnO复合纳米颗粒,通过把纳米颗粒旋涂在叉枝Au电极上,制得传感器元件来研究CdS纳米颗粒掺杂对ZnO气敏性能的影响.利用X射线衍射研究了CdS-ZnO纳米颗粒的相结构,研究表明当CdS含量为1%与3%时,ZnO纳米颗粒的结晶度相对较好.透射电镜研究表明:CdS掺杂后,ZnO颗粒仍处在纳米尺度范围,大小约为10 nm,同时小的纳米颗粒容易团聚在一起,形成大小约为200 nm的纳米球.通过对CdS-ZnO纳米颗粒传感器气敏性能的系统研究,发现当CdS纳米颗粒的含量为3%时,传感器在室温下对NH3气体的灵敏度和选择性较好,且重复性较好.最后初步讨论了CdS掺杂的ZnO气体传感器与NH3气体相互作用的气敏机理.     

Ag修饰的纳米ZnO的合成、表征及光催化特性

采用水热合成和光合成法制备了ZnO纳米粉体及不同Ag修饰量的纳米ZnO(Ag/ZnO),并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析了它们的物相结构和晶粒形貌.以亚甲基蓝为污染物模型,在紫外光照射下考察了ZnO纳米粉体及不同Ag修饰量的纳米Ag/ZnO的光催化活性.结果表明,Ag能成功地负载到ZnO表面,且Ag/ZnO的光催化性能与Ag的负载量有关.当Ag修饰量为1.0%时,光催化能力高于ZnO纳米粉体;Ag修饰量为5.0%时,光催化能力最高;Ag修饰量为8.0%时,光催化能力反而降低.     

三维结构ZnO基乙醇气敏材料的制备及改性

以尿素为沉淀剂,基于溶剂热法制备出具有特殊三维结构的纳米ZnO,并通过改变Ag的掺杂量制备乙醇气敏材料.利用XRD和SEM对所得产物的晶体结构及微观形貌进行表征, 采用静态配气法对制得的气敏元件进行性能检测.实验结果表明:与纯3D-ZnO相比,掺杂Ag可以有效地改善三维ZnO材料对乙醇气体的气敏性能.且当Ag掺杂质量分数为1.5 % 时,气敏元件对体积分数0.1%乙醇气体的响应值达31.61,工作温度由350℃降至200℃,同时响应/恢复时间缩短至10s/10s且乙醇选择性提高.     

Ag/ZnO复合催化剂的CO_2电催化还原性能研究

利用简单"一锅法"成功制备Ag纳米颗粒负载到多孔ZnO上的复合材料,并探究其在不同浓度电解质溶液中的CO_2电催化还原性能.结果表明Ag/ZnO复合催化剂在0.1 M KCl和0.5 M KCl电解质溶液CO_2电催化还原性能均优于相同电势下的ZnO催化剂,并且随着电解质浓度的升高,生成CO法拉第效率和电流均明显增加.在0.5 M KCl电解质溶液中,-1.2 V (vs. RHE)时在Ag/ZnO复合催化剂生成CO法拉第效率最大,可达89%,说明Ag和ZnO之间协同催化作用提高了复合催化剂的CO_2电催化还原性能.     

通过表面修饰提高ZnO纳米棒的气敏选择性与灵敏度

对化学水浴法制备的六方纤锌矿ZnO纳米棒,分别采用Ag、NiO以及CuO纳米颗粒进行了表面修饰处理,研究了表面修饰对ZnO纳米棒的气敏选择性、敏感性的作用.结果表明,经过表面修饰的ZnO纳米棒的气敏综合性能有了显著的改善,不仅材料的灵敏度得到了明显提高,而且,CuO修饰的ZnO纳米棒对硫化氢气体有很高的选择性.     

SnS复合石墨烯基CH3CH2OH传感器气敏特性研究

针对SnS(硫化亚锡)气敏传感器工作温度较高、水热过程中容易出现SnO₂(氧化锡)相变的困难,以hammer法自制GO(石墨烯)为基底,通过水热合成SnS/GO纳米复合材料.对合成样品进行扫描电镜(SEM)表征发现,SnS/GO样品形貌较好,SnS均匀且原位生长在GO片层上.气敏性能测试结果证实,SnS/GO基传感器对CH₃CH₂OH(乙醇)的最佳工作温度由复合前的240℃降低到90℃,对25μL·L^-1的响应增加到6.21(90℃).气敏性能提升的机理归结为GO具有超高的载流子迁移率、大的比表面积及复合样品可提供更多的吸附位点.     

ZnSnO3纳米粉体的制备及其Cl2气敏性能研究

以Sn粒和Zn粒为原料,在柠檬酸体系中,用溶胶凝胶法合成了纳米ZnSnO3粉体.用XRD、TEM对产物的组成、粒径大小、形貌进行了表征.结果表明:产物为平均粒径10 nm左右的圆球形颗粒.采用静态配气法测试了不同烧结温度下材料对氧化性气体的气敏性能,发现烧结温度为700℃的纳米ZnSnO3材料在最佳工作温度为360℃对体积分数为5×10-5的氯气的灵敏度高达1 973,而且对其他气体有很好的抗干扰能力.元件的响应恢复特性良好,响应时间和恢复时间分别为2 s和10 s.     

花状Ag/ZnO微纳米结构:简单的合成和多功能应用

设计了一条两步路线成功合成了Ag纳米粒子点缀的ZnO花状微结构(Ag/ZnO).首先以六水合硝酸锌、尿素和L-半胱氨酸为反应原料,100℃下水热反应8h,合成出花状碱式碳酸锌前驱体,并经空气中高温煅烧得到多孔ZnO花状微结构;然后,通过光还原硝酸银得到了Ag/ZnO花状微结构.所得产物用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析仪、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱等进行系统的表征.研究显示,所得的Ag/ZnO花状微结构在光催化、灭菌和电催化等领域都具有很好的应用.     

ZnO/TiO_2分级纳米结构的制备及气敏性能

采用静电纺丝法和水热法制备了ZnO/TiO_2分级纳米结构,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对材料的表面形貌和晶体结构进行了表征,并研究了ZnO/TiO_2分级纳米结构传感器的气敏特性.结果表明,ZnO/TiO_2分级纳米结构是ZnO纳米锥柱阵列均匀生长在TiO_2纳米纤维的表面,且水热法生长ZnO纳米锥柱阵列的过程未改变TiO_2纳米纤维的晶体结构.与ZnO纳米锥柱和TiO_2纳米纤维气敏元件相比,ZnO/TiO_2分级纳米结构气敏元件具有更高的灵敏度,且对丙酮具有较好的选择性.     

中空氧化锌微球的制备及其乙醇气敏性能的研究

以碳微球为模板,并以ZIF-8作为锌源,成功合成了中空氧化锌微球,同时对合成的中空氧化锌微球进行了粉末X-射线衍射(PXRD)和扫描电镜(SEM)的表征,并将所合成的中空氧化锌微球制备成气敏元件,然后对其进行了气敏性能的测试.结果表明:所合成的中空ZnO微球的物相单一,其直径大约在5~8μm.气敏测试结果也表明:该气敏元件在最佳工作温度下(200℃)对乙醇气体表现出良好的选择性和较高的灵敏度(在w=1×10~(-4)的乙醇气体中,其灵敏度为38).该气敏元件对w=1×10~(-4)的乙醇气体的响应时间和恢复时间分别为20 s和28 s.研究结果证实:所合成的ZnO中空微球具有工作温度低,灵敏度高,选择性好等优点.     

单分散Au/ZnO纳米球的可控制备及气敏性能研究

以二水合醋酸锌和二甘醇为原料,采用微波法制备ZnO单分散纳米球;采用柠檬酸还原法制备Au纳米颗粒,并通过静电作用将金纳米颗粒修饰在ZnO纳米球上制备Au/ZnO气敏材料.XRD结果证明了多晶ZnO的形成以及金属Au的成功修饰;FESEM和TEM观察到ZnO单分散纳米球由纳米颗粒组装而成,粒径约280nm;PL光谱对合成材料的晶体缺陷进行了提取,在此基础上深入讨论了Au/ZnO的增敏机理.气敏测试结果显示,Au/ZnO纳米球比未修饰的ZnO纳米球对丙酮具有更好的选择性与更低的检测温度,在体积分数为1×10-6下仍具有较强的气敏响应.     

超小SnO2纳米颗粒的制备及其气敏特性

以葡萄糖和SnCl₄·5H₂O溶液为原料,采用水热法制备超小SnO₂纳米颗粒.在合成过程中,向溶液中加入不同量的磷酸(PA).利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积测试仪对SnO₂进行表征,研究添加磷酸对气敏性能的影响,并分析其气敏机理.结果表明：最终产物具有超小的颗粒尺寸和较大的比表面积,其中掺杂0.6 mmol磷酸的SnO₂所制备的气体传感器气敏性能最好,在最佳工作温度200℃下,灵敏度达7.5,且具有良好的稳定性;其气敏特性的提高归因于超小的颗粒尺寸和较大的比表面积,有利于乙醇气体吸附.     

仿生法制备多孔氧化锌微球及其气敏性能

以荷花花粉为模板,通过化学处理和煅烧工艺合成多孔氧化锌微球.采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和智能气敏分析仪等对样品进行结构表征和性能分析,并讨论多孔氧化锌的气敏机理.结果表明:所得产物约为直径约10μm的具有花粉形貌结构的六方纤锌矿型多孔氧化锌微球.氧化锌微球表面和内部均由大量孔径在100~200nm的孔道构成,连通性良好.孔壁由直径约为80nm的氧化锌纳米颗粒堆砌而成.由该多孔结构制备的气体传感器对于500mL/m3的丙酮和乙醇气体的灵敏度在310℃时达到最大值,分别为24.80、22.10.其在丙酮和乙醇气体中的响应时间分别是2、3s,恢复时间分别为4、7s.传感器响应速度快,灵敏度与气体浓度之间具有良好的线性关系.     

Ag/MoO3纳米带的制备及其对三乙胺的气敏性能

利用简单的一步水热法成功制备了α-MoO3纳米带,之后采用光照法将Ag纳米粒子负载于α-MoO3纳米带表面,制备了Ag/MoO3纳米带复合材料.将制备的Ag/MoO3纳米带制备成气敏元件,测试了对三乙胺气体的气敏性能.结果表明,在温度170℃时,Ag/MoO3纳米带复合材料对三乙胺气体表现出良好的气敏性能,与纯相MoO...     

基于黄铁矿合成α-Fe2O3纳米颗粒及其对NO2的气敏特性

本研究以黄铁矿纯矿物为铁源,采用直接焙烧法合成出α-Fe_2O_3纳米颗粒,并利用XRD和SEM对制备出的α-Fe_2O_3纳米颗粒的晶体结构和微观形貌进行表征。结构表征结果表明,所制备出的α-Fe_2O_3纳米颗粒结晶良好、纯度较高,晶粒尺寸在100～200 nm之间,分散性良好。气敏测试结果表明,α-Fe_2O_3纳米颗粒对NO_2气体具有优良的气敏性能,并在最佳工作温度150℃时获得对10×10~(-6)的NO_2气体的最大灵敏度16.7,同时展现出了良好的稳定性、重现性以及选择性。通过电子耗尽层理论对α-Fe_2O_3纳米颗粒的气敏机理进行了分析和探讨。