類石墨烯結(jié)構(gòu)MoS2-ZnO納米復(fù)合材料的合成及氣敏性能研究.pdf

1、氣敏傳感器可對有毒、易燃、易爆等氣體進行檢測、監(jiān)控和報警，在環(huán)境監(jiān)測和保護、食品安全、天燃氣、工礦企業(yè)安全生產(chǎn)以及軍事等領(lǐng)域有非常重要的應(yīng)用。其中，半導(dǎo)體電阻型氣體傳感器件因其靈敏度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好以及器件體積小、便于攜帶等優(yōu)點，成為眾多不同種類傳感器中應(yīng)用最為廣泛的一種。研究表明 ZnO作為一種寬禁帶的半導(dǎo)體金屬氧化物，對很多氣體有氣敏反應(yīng)，因此一直是氣敏領(lǐng)域研究的熱點。但純相 ZnO工作溫度高、選擇性差的缺點限制了它的廣泛應(yīng)

2、用。近年來，研究表明類石墨烯結(jié)構(gòu)二硫化鉬具有導(dǎo)電性好、比表面積大、吸附力強、反應(yīng)活性高等優(yōu)點，因此將氧化鋅與類石墨烯結(jié)構(gòu)二硫化鉬相復(fù)合有助于改善其氣敏性能，本論文的主要研究工作如下：
　　1.本文通過水熱法制備三維分級結(jié)構(gòu)二硫化鉬，通過性能測試，其本身氣敏性能較差。通過使用金納米顆粒對二硫化鉬進行表面修飾，并利用X射線衍射分析（XRD）、場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）分析、能譜分析（EDS）和透射電子顯微鏡（TEM）分析等手段

3、進行表征。結(jié)果顯示所制備的金納米顆粒均勻的負載在二硫化鉬片層的表面，尺寸在10-20 nm。對復(fù)合材料進行氣敏性能測試，由于三維分級結(jié)構(gòu)二硫化鉬材料的比表面積較大，且具有良好的導(dǎo)電性，加上金納米顆粒的特殊的催化等作用，使其在低溫下對小分子氣體NH3具有一定的氣敏響應(yīng)。
　　2.利用兩步水熱法制備出氧化鋅納米顆粒負載在二硫化鉬片層表面的復(fù)合材料，通過形貌表征可知氧化鋅納米顆粒的尺寸約為8 nm，且均勻分散到二硫化鉬片層的表面。均勻分

4、散后的氧化鋅納米顆粒與氣體充分接觸，借助二硫化鉬導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的作用使載流子快速傳輸，從而提高了氣敏性能，在文中對其氣敏機理進行了分析。同樣利用兩步水熱法制備出氧化錫與二硫化鉬復(fù)合的材料并進行氣敏性能方面的探索，結(jié)果表明氧化錫/二硫化鉬復(fù)合材料對乙醇表現(xiàn)出良好的氣敏性能。
　　3.三維分級結(jié)構(gòu)的氧化鉬也是一種有研究價值的氣敏材料，本文利用已制備的三維分級結(jié)構(gòu)的二硫化鉬通過探索不同溫度下氧化制備氧化鉬。表征及測試結(jié)果表明，在氧化溫度為40

5、0℃時，二硫化鉬可以被完全氧化為三氧化鉬，且三維分級結(jié)構(gòu)的形貌保持不變。該三維分級結(jié)構(gòu)的氧化鉬是由厚約5-10 nm的片組裝而成的直徑約500 nm的花球。由于制備的三維分級結(jié)構(gòu)的氧化鉬比表面積較大，增大了材料表面與氣體的接觸面積，通過性能測試可知，三維分級結(jié)構(gòu)的氧化鉬對乙醇具有良好的氣敏性能。為了進一步提高材料的氣敏性能，我們對氧化鉬進行金納米顆粒的表面修飾，通過一系列表征可知，金納米顆粒直徑約10-15 nm，均勻負載在直徑約600