類(lèi)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(duì)有毒、易燃、易爆等氣體進(jìn)行檢測(cè)、監(jiān)控和報(bào)警，在環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)、食品安全、天燃?xì)?、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(diǎn)，成為眾多不同種類(lèi)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(duì)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(diǎn)。但純相 ZnO工作溫度高、選擇性差的缺點(diǎn)限制了它的廣泛應(yīng)

2、用。近年來(lái)，研究表明類(lèi)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(qiáng)、反應(yīng)活性高等優(yōu)點(diǎn)，因此將氧化鋅與類(lèi)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(guò)水熱法制備三維分級(jí)結(jié)構(gòu)二硫化鉬，通過(guò)性能測(cè)試，其本身氣敏性能較差。通過(guò)使用金納米顆粒對(duì)二硫化鉬進(jìn)行表面修飾，并利用X射線衍射分析（XRD）、場(chǎng)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(jìn)行表征。結(jié)果顯示所制備的金納米顆粒均勻的負(fù)載在二硫化鉬片層的表面，尺寸在10-20 nm。對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行氣敏性能測(cè)試，由于三維分級(jí)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(duì)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(fù)載在二硫化鉬片層表面的復(fù)合材料，通過(guò)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(duì)其氣敏機(jī)理進(jìn)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(jìn)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(duì)乙醇表現(xiàn)出良好的氣敏性能。
　　3.三維分級(jí)結(jié)構(gòu)的氧化鉬也是一種有研究?jī)r(jià)值的氣敏材料，本文利用已制備的三維分級(jí)結(jié)構(gòu)的二硫化鉬通過(guò)探索不同溫度下氧化制備氧化鉬。表征及測(cè)試結(jié)果表明，在氧化溫度為40

5、0℃時(shí)，二硫化鉬可以被完全氧化為三氧化鉬，且三維分級(jí)結(jié)構(gòu)的形貌保持不變。該三維分級(jí)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(jí)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(guò)性能測(cè)試可知，三維分級(jí)結(jié)構(gòu)的氧化鉬對(duì)乙醇具有良好的氣敏性能。為了進(jìn)一步提高材料的氣敏性能，我們對(duì)氧化鉬進(jìn)行金納米顆粒的表面修飾，通過(guò)一系列表征可知，金納米顆粒直徑約10-15 nm，均勻負(fù)載在直徑約600