氧化锌纳米材料的制备及其气敏性能研究

论文摘要

半导体氧化物纳米材料以其独特的性质和潜在的应用前景,引起了科学家们广泛的关注,特别是以ZnO纳米材料作为气敏材料的研究已经是材料科学研究领域的热点之一。ZnO纳米材料作为传感材料表现出较好的传感性能。并且分级ZnO纳米材料或贵金属修饰ZnO纳米材料作为气体传感器材料能获得较高的气体响应和快速的气体响应速度。在本论文中,以ZnO纳米材料为研究对象,合成了片状分级多孔ZnO纳米材料,花状多孔ZnO纳米材料以及Au修饰的ZnO纳米线等纳米材料,并研究了这些材料的性质和应用。本论文的主要内容概括如下:1、使用六水合硝酸锌和浓度为25%的氨水为原料,通过简单的水热反应成功的制备了交错的和单分散的碱式硝酸锌前驱体,再煅烧前驱体得到由交错的多孔ZnO纳米片组成的3D分级多孔ZnO纳米材料。利用3D分级多孔ZnO纳米结构组装一种气体传感器,研究其对常见如乙醇、丙酮这样的有机挥发性气体的传感响应。探讨了3D分级多孔ZnO纳米材料对于还原性气体的传感性能。2、使用醋酸锌水合物,尿素,乙二醇以及1 mol/L的盐酸为原料,通过简单水热法成功的制备了碱式碳酸锌前驱体,再煅烧碱式碳酸锌前驱体得到由相连接的多孔ZnO纳米片组成的花状多孔ZnO纳米材料。利用花状多孔ZnO材料组装一种气体传感器,探讨其对常见有机挥发性气体灵敏响应。并且研究了花状多孔ZnO纳米材料对于常见的还原性气体的气敏性能。3、使用六水合硝酸锌、氢氧化钠、柠檬酸钠和浓度为2%的氯化金为原料,通过简单的水热反应成功的制备了金修饰氧化锌纳米线。利用本章制备的氧化锌纳米线和金修饰氧化锌纳米线分别组装一种气体传感器,对比它们对常见有机挥发性气体的传感响应。并且探讨在不同的工作温度下它们对100 ppm乙醇的灵敏响应以及在最佳工作温度下对常见的有机挥发性气体的气敏性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 多孔纳米材料的概述
• 1.2 多孔纳米材料的制备方法
• 1.2.1 溶胶- 凝胶法
• 1.2.2 水热合成法
• 1.2.3 微乳液法
• 1.2.4 模板法
• 1.2.5 金属多孔纳米材料的制备方法
• 1.3 ZnO 纳米材料气敏性能的研究
• 1.4 论文设想和目的
• 参考文献
• 第二章分级多孔片状ZnO 纳米材料的制备及其气敏特性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 合成
• 2.2.2 表征
• 2.2.3 制备气体传感器和响应测试
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 结构和形貌
• 2.3.2 多孔ZnO 结构的气体传感性
• 2.4 总结
• 参考文献
• 第三章 花状多孔ZnO 纳米材料的制备及其气敏性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 合成
• 3.2.2 表征
• 3.2.3 制备气体传感器和响应测试
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 结构和形貌
• 3.3.2 花状多孔ZnO 纳米材料的气体传感性
• 3.4 总结
• 参考文献
• 第四章 Au 修饰ZnO 纳米线的制备和气敏性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 ZnO 纳米线的制备
• 4.2.2 制备Au 修饰的ZnO 纳米线
• 4.2.3 表征
• 4.3 制备气体传感器和响应测试
• 4.4 结果和讨论
• 4.4.1 结构和形貌
• 4.5 ZnO 纳米线和Au 修饰ZnO 纳米线的气敏特性
• 4.6 总结
• 参考文献
• 附录：硕士期间完成的论文
• 致谢