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1、ZnO是一種禁帶寬度為3.37 eV的n型半導(dǎo)體氧化物,具有良好的電子遷移率和化學(xué)穩(wěn)定性。近年來(lái),基于ZnO氣體傳感器的研究引起了廣大研究者的關(guān)注,并且通過(guò)貴金屬元素?fù)诫s改善傳感器的氣敏特性具有極其重要的作用,成為ZnO氣體傳感器研究的重點(diǎn)。
本文采用水熱法制備ZnO微結(jié)構(gòu),并通過(guò)貴金屬氧化物進(jìn)行修飾改性進(jìn)而改善ZnO的氣敏特性。利用SEM、EDS、XRD和XPS對(duì)材料的形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,采用CGS-1TP進(jìn)行氣敏性能測(cè)試,
2、通過(guò)分析得出以下結(jié)論:
(1)利用水熱法合成了棒狀ZnO微結(jié)構(gòu),研究表明該ZnO為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)。氣敏測(cè)試結(jié)果表明,該傳感器的最佳工作電壓為5V,200 ppm甲烷的靈敏度為55.4%,最低檢測(cè)極限為1 ppm。
(2)不同濃度(0.1,0.25,0.5和1.0 wt%)的Pd元素對(duì)棒狀ZnO微結(jié)構(gòu)進(jìn)行摻雜,表征結(jié)果顯示,其微結(jié)構(gòu)的形貌沒(méi)有明顯的變化。無(wú)水乙醇?xì)饷魷y(cè)試結(jié)果表明:摻雜量為0.25 wt%的傳感器的氣敏特
3、性最佳,其在工作溫度和響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間(分別為325℃和10/7 s)方面明顯優(yōu)于純ZnO氣體傳感器(分別為400℃和17/24 s)。
(3)采用二步水熱合成法實(shí)現(xiàn)了不同濃度(0,0.5,1.0,3.0和5.0 wt%)Co元素對(duì)花狀ZnO微結(jié)構(gòu)的摻雜,表征結(jié)果顯示,摻雜后其形貌發(fā)生了明顯的變化。氣敏測(cè)試結(jié)果表明:Co摻雜的ZnO傳感器相較于CO和H2對(duì)甲烷具有最佳的選擇性,當(dāng)Co的含量為1.0 wt%時(shí),器件的最佳工作溫度為
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