納米In2O3的單源溶劑熱法合成及其氣敏性能研究.pdf

1、金屬氧化物半導體氣體傳感器具有成本低廉、消耗功率少、制作工藝簡單、兼容性強,對氧化性和還原性氣體均有較高的靈敏度等優(yōu)點,在環(huán)境監(jiān)控、工業(yè)生產(chǎn)、國家安全、公共安全等領域可燃性氣體和毒性氣體的檢漏報警方面得到了廣泛的應用。而納米技術在半導體氣體傳感器中的應用,有望解決金屬氧化物半導體氣體傳感器中長期存在的一些問題。本文首先對納米材料的概念、種類以及性質進行了概述,然后又介紹了氣體傳感器的原理,現(xiàn)狀,技術指標以及在各方面的應用,并且對氣體傳感

2、器的基體—氣敏材料的制備方法、研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向做了較為詳細的綜述。在此基礎上,系統(tǒng)地研究了用單源前驅體溶劑熱法制備In2O3納米材料的基本規(guī)律、特點及影響因素。我們成功合成了各種形貌的In2O3納米材料,在一定程度上實現(xiàn)了納米In2O3尺寸和形貌的控制合成,用XRD、SEM、FESEM、TEM、HRTEM、SAED等手段對產(chǎn)物進行了表征,研究了納米材料的光學性質和氣敏性能。
　　 1.采用溶劑熱法,以In(acac)3·H2O

3、(acac-=乙酰丙酮基負離子)為單源前驅體,以乙二醇為溶劑,先制得In(OH),3片狀結構,后經(jīng)過進一步的煅燒成功保持其原有形貌,合成了立方相的In2O3納米片。In2O3納米片的厚度小于6 nm,邊長為20-50 nm,表面歸屬于{110}晶面,并且具有多孔結構。紫外.可見吸收光譜顯示In2O3納米片屬于半導體,帶隙為3.1 eV。氣敏測試結果表明In2O3納米片具有很好的氣敏性能,尤其對乙醇有很高的選擇性和靈敏度。
　　

4、2.采用溶劑熱法,以In(acac)3·H2O為單源前驅體,以乙二胺為溶劑,通過改變時間、表面活性劑等反應條件,成功地合成了In2O3介孔納米球。研究了反應時間、表面活性劑對產(chǎn)物形狀和尺寸的影響。In2O3介孔納米球的直徑在80-100 nm,形狀規(guī)則,大小均勻,球體由很多大小約5 nm的納米粒子組成,形成規(guī)則的花狀結構,球的衷面看起來比較疏松,并分布有很多小孔,孔徑在3 nm左右。紫外-可見吸收光譜顯示In2O3介孔納米球是直接帶隙半

5、導體,帶隙為3.1eV。氣敏測試結果表明In2O3介孔納米球具有良好的氣敏性能,對丁醇有較高的選擇性和靈敏度。
　　 3.采用溶劑熱法,以In(acac)3·H2O為單源前驅體,以乙二胺為溶劑,成功地合成了摻雜金屬Sr、Fe和Bi的In2O3空心球。用XRD、SEM、TEM等手段對產(chǎn)物進行了表征,結果表明金屬元素Sr、Fe能很好地摻雜進In2O3的晶格結構。氣敏測試結果表明摻雜能夠改變In2O3的氣敏性質,摻雜Sr的In2O3空