花狀氧化鋅納米棒共沉淀法制備及其氣敏性能.pdf

1、ZnO是一種金屬氧化物半導(dǎo)體材料，由于物理化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點而被廣泛研究。ZnO半導(dǎo)體氣敏傳感器是表面電阻控制型的，其表面結(jié)構(gòu)對靈敏度有很大影響，所以具有高分散性和高比表面積的結(jié)構(gòu)有利于氣體的擴(kuò)散，因此制備具有高分散性的微結(jié)構(gòu)，如花狀氧化鋅納米棒結(jié)構(gòu)材料有利于提高材料氣敏性能。表面活性劑會吸附在晶體表面，導(dǎo)致晶體各向異性生長，從而影響材料的形貌。純的ZnO已經(jīng)在氣敏傳感器方面有了廣泛的研究，但是往往存在靈敏度不夠高，選擇性不高等缺點，摻

2、雜和表面修飾可以有效地提高材料的靈敏度和選擇性。
　　 本文利用PEG400為表面活性劑，采用共沉淀法制備出花狀氧化鋅納米棒，納米棒的直徑約為90nm，產(chǎn)物形貌可由水浴加熱時間和PEG400濃度調(diào)整。利用該材料制成的氣敏元件，對低濃度和高濃度的乙醇等氣體都具有良好的氣敏性能，對10ppm乙醇靈敏度分別為5.2，響應(yīng)和恢復(fù)時間分別為16s和11s，對200ppm的乙醇靈敏度分別為24，響應(yīng)和恢復(fù)時問分別為9s和18s。
　　

3、 對花狀氧化鋅材料進(jìn)行稀土氧化物摻雜，有效提高了材料的氣敏性能。ZnO∶La2O3體系對丙酮等氣體的氣敏性能研究表明，La2O3的摻雜濃度在1wt％(La2O3/ZnO)時，氣敏元件靈敏度最高;氣敏元件對100ppm丙酮的靈敏度為39。ZnO∶Eu2O3體系對100ppm丙酮靈敏度為31。與純花狀ZnO納米棒相比可知，稀土氧化物摻雜能有效提高材料對丙酮等氣體的氣敏性能。
　　 花狀ZnO納米棒的氣敏性能受A13+摻雜濃度的影響

4、，當(dāng)Al3+濃度為0.3 wt％(Al(NO3)3/Zn(NO3)2)時，元件表現(xiàn)出最佳氣敏性能。Au納米顆粒均勻分布在ZnO納米棒表面，當(dāng)蒸鍍時間為90s時，元件表現(xiàn)出最佳氣敏性能。在最佳工作溫度350℃下，Al3+摻雜對200ppm乙醇的靈敏度為28，Au修飾的花狀氧化鋅納米棒對200ppm乙醇的靈敏度分別為35。摻雜和表面修飾后，花狀ZnO納米棒的氣敏性能得到了改善。
　　 從光致發(fā)光研究中可看出，花狀氧化鋅納米棒的光致發(fā)