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文檔簡介
1、過渡金屬氧化物作為常見的半導(dǎo)體氣敏傳感器材料,以其高靈敏度、快速響應(yīng)、低能耗與成本、操作簡單等優(yōu)點,得到了廣泛的工業(yè)應(yīng)用和學(xué)術(shù)研究。本課題選擇了CoO作為氣敏材料的研究體系,利用溶劑熱法和水熱法等簡單的制備工藝,通過控制溶劑種類、水熱時間、溫度以及熱處理制度,合成出了具有不同形貌、不同相結(jié)構(gòu)的CoO,采用離子摻雜對CoO進(jìn)行熱穩(wěn)定性和氣敏性能的優(yōu)化,進(jìn)而研究了材料微觀形貌、物相結(jié)構(gòu)以及離子摻雜對氣敏性能的影響。
在調(diào)控不同形貌
2、CoO納米材料的合成過程中,通過改變鈷源、結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑水熱溫度與時間等條件,分別制備了零維、一維和二維等不同維度的納米CoO。在不同相結(jié)構(gòu)CoO納米材料的制備過程中,選擇CoO納米棒進(jìn)行物相結(jié)構(gòu)的調(diào)控,通過改變熱處理溫度和保溫時間,成功合成出了立方相、立方四方混合相和四方相的納米CoO。
不同形貌的CoO納米材料對乙醇?xì)怏w敏感性能存在較大的差異。對于零維CoO納米材料,晶粒尺寸較小、孔隙率較大的納米顆粒樣品對乙醇的響應(yīng)量更大;對
3、于不同維度的納米片與納米顆粒的氣敏性能存在較大差距,這歸結(jié)為納米顆粒樣品比表面積大于納米片,比表面積越大,納米CoO材料的敏感性能越強(qiáng)。因此,晶粒尺寸、孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積等微觀形貌的改善對提高CoO的氣體敏感響應(yīng)量有重要作用。
CoO納米材料物相結(jié)構(gòu)的不同對其氣敏性能也有著重要的影響。四方相CoO的工作溫度為110℃,低于立方相和混合相的130℃;在對各種氣體的響應(yīng)靈敏度上,四方相CoO有著明顯的優(yōu)勢,尤其是對100ppm乙醇
4、的響應(yīng)量到達(dá)30左右,而另外兩者分別為19.56(立方四方混合相)和11.14(立方相)。四方相CoO之所以能夠引起對各種氣體響應(yīng)量的提升,是由于其對稱性相對較低、體系較為活躍,導(dǎo)致其與極性氣體分子之間的吸附作用力增強(qiáng),在材料表面發(fā)生敏化反應(yīng)的程度更為徹底,進(jìn)而表現(xiàn)出對氣體更具優(yōu)勢的敏感響應(yīng)。
過渡金屬Fe2+的摻雜對CoO納米棒在物相組成、微觀形貌、熱穩(wěn)定性和氣敏性能方面均存在一定的影響。Fe2+摻雜后,CoO納米棒的四方相
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