本文選題：分級結(jié)構(gòu) + ZnO�。� 參考：《武漢工程大學》2015年碩士論文

【摘要】：氣體傳感器作為一種可以把氣體種類和濃度信息轉(zhuǎn)換為電信號的檢測元件,廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)過程控制中。在氣敏傳感器中,n型寬禁帶金屬氧化物半導體材料得到廣泛應用,ZnO因其物理化學性質(zhì)穩(wěn)定,成本低廉等優(yōu)點已成為人們廣泛使用的半導體氣敏材料。而由于環(huán)境復雜多變以及氣體種類多樣性等諸多影響因素,ZnO氣體傳感器對于測試氣體往往存在靈敏度低、工作溫度偏高等問題�；谶^去的研究發(fā)現(xiàn),氧化鋅的氣敏性能與材料的表面形貌、晶粒尺寸、比表面積等因素密切相關(guān),在這一理論研究背景下,本文以制備多種形貌的納米ZnO為目標,分別利用水熱法和沉淀法制備出分級結(jié)構(gòu)花狀和多孔微球狀的納米ZnO,通過對兩種不同形貌的ZnO氣敏性能進行研究,得出如下主要結(jié)論:1.采用三種不同水熱時間(2小時、6小時、16小時)合成的具有分級結(jié)構(gòu)的多孔納米ZnO,且均為六方晶系纖鋅礦結(jié)構(gòu)。粒徑在16.6~18.3nm,而在SEM圖中可以清晰的看到由納米片堆積而成的花狀結(jié)構(gòu),通過BET測試其比表面積在25.8~38.4 m2/g,在最佳工作溫度下,2h水熱時間的粉體對于100ppm正丁醇靈敏度達到了320.9,6h水熱時間粉體對于100ppm丙酮靈敏度達到了66.1,在對乙醇、正丁醇、丙酮、苯等氣體進行濃度梯度的測試時看出,三種水熱時間的燒結(jié)后粉體均對1000ppm正丁醇靈敏度在700~800,表現(xiàn)出非常高的靈敏度響應,分級花狀ZnO氣敏元件在不同的最佳工作溫度下對于100ppm乙醇的響應時間均在5~10 s,恢復時間均在10~20 s。2.采用沉淀法制備進行燒結(jié)工藝后而成的分級多孔微球狀ZnO,在進行XRD分析表征得出燒結(jié)前后粉體均為六方晶系ZnO,通過在SEM圖譜下可以看到燒結(jié)前后均為球狀結(jié)構(gòu),且燒結(jié)前的片狀物質(zhì)明顯,進行燒結(jié)工藝后,片狀坍塌形成了多孔微球狀ZnO,為介孔結(jié)構(gòu)。粒徑約為24nm,比表面積高達82.78m2/g。在最佳工作溫度為400℃和420℃時,對100ppm乙醇和丙酮的靈敏度值分別為88.7和54。隨著氣體濃度的升高,100-1000ppm內(nèi)元件靈敏度隨著氣體濃度的增大而增大,呈現(xiàn)非常好的線性關(guān)系變化曲線。在900ppm氣體濃度下,元件對乙醇和丙酮分別達到最大的靈敏度值320和222,具有十分高的靈敏度特性。對于100ppm乙醇的響應時間均在15 s,恢復時間均在20~30 s。通過對兩種制備工藝得到的分級結(jié)構(gòu)納米ZnO材料的制備過程以及氣敏性能進行比較發(fā)現(xiàn),分級結(jié)構(gòu)納米花狀ZnO的形貌有著類似花瓣狀分級結(jié)構(gòu),并且在氣敏性能方面對氣體檢測的靈敏度,最佳工作溫度,以及響應時間和恢復時間都要明顯優(yōu)于分級多孔微球狀納米ZnO,而沉淀法制備過程比水熱法更為簡單,燒結(jié)前后由大孔結(jié)構(gòu)變?yōu)榻榭捉Y(jié)構(gòu)很好的提供了氣體分子進出的通道,具有很高的比表面積,但材料工作溫度較高,并且對于形貌控制機檸檬酸鈉濃度的控制則有十分嚴格的要求。因此對于水熱法制備的分級結(jié)構(gòu)納米花狀ZnO的研究具有更加積極而深遠的意義。
[Abstract]:On the basis of the past research , it is found that the ZnO gas sensor has the advantages of low sensitivity , low working temperature and so on . Compared with the hydrothermal method , the preparation process of the precipitation method is simpler than that of the hydrothermal method , the large pore structure is changed into a mesoporous structure before and after the sintering , and the channel with high specific surface area is provided , the working temperature of the material is high , and the control of the concentration of the sodium citrate for the shape control machine is very strict .

【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;TQ132.41

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