本文選題：氧化鋅　切入點(diǎn)：氣敏性能　出處：《中國民航大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)氧化鋅是一種多功能Ⅱ-Ⅵ族n型半導(dǎo)體氧化物,室溫下禁帶寬度為3.37 eV,激子束縛能為60 meV,具有優(yōu)異的氣敏、光學(xué)和抗菌等特性和物理化學(xué)性能,并且成本低,無危害,這些特性使氧化鋅材料在氣體傳感器中的應(yīng)用十分重要�，F(xiàn)有的半導(dǎo)體金屬氧化物氣體傳感器存在許多不足之處,例如,靈敏度較低,穩(wěn)定性較差和傳感器工作溫度偏高等,因此,如何解決這些問題是目前傳感器研究的主要方向和內(nèi)容。近年來,人們對納米ZnO的研究發(fā)現(xiàn)不同形貌的ZnO對氣體的敏感性差別很大。由于材料的性能取決于其尺寸、組成、結(jié)構(gòu)和形貌等特征,因此,本文探索不同的合成方法以獲得形貌各異、性能優(yōu)良的ZnO納米材料結(jié)構(gòu)。做了XRD和SEM表征,并測試不同方法制備樣品的氣敏性能、光致發(fā)光和抗菌性能,進(jìn)行相關(guān)氣敏機(jī)理分析。同時,探索了納米氧化鋅材料作為飛機(jī)貨艙火災(zāi)報警器的應(yīng)用,并探討了靈敏度與測試氣體濃度之間的非線性關(guān)系。本論文的主要研究內(nèi)容包括以下四部分:1.以乙酸鋅為鋅源,在200℃的條件下,利用水熱法制備了由ZnO納米棒自組裝而成的花狀微球,探索不同的晶化時間對晶體生長表面形貌的影響。棒狀結(jié)構(gòu)較大的長徑比和比表面積,賦予該種ZnO優(yōu)良的氣敏性能和光學(xué)性能。相關(guān)表征及氣敏測試研究發(fā)現(xiàn),由該材料制備的氣體傳感器的氣敏性能有了明顯的提高,其中對100 ppm的乙醇?xì)怏w的靈敏度達(dá)到了14.45;同時,所制備的ZnO光致發(fā)光強(qiáng)度高且對近紫外光的吸收較好。2.以荷花花粉為模板,制備了表面多孔結(jié)構(gòu)的納米氧化鋅。研究了不同醋酸鋅溶液濃度(分別為5%、10%、15%)和不同的煅燒溫度(分別為650℃、750℃、850℃和950℃)對納米氧化鋅形貌和性能的影響。實(shí)驗(yàn)的測試結(jié)果說明:通過模板法制備的氧化鋅多孔微球?yàn)榱嚼w鋅礦結(jié)構(gòu),并且保持了天然荷花花粉具有的表面形貌,單個氧化鋅的直徑為10μm左右。以其為材料制成的氣體傳感器具有良好的靈敏度,在310℃時,在濃度為500 ppm的丙酮?dú)夥罩械撵`敏度為24.80,在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,基于該結(jié)構(gòu)的傳感器對乙醇?xì)怏w的靈敏度為22.10。3.使用溶液燃燒法制備了釔摻雜的納米氧化鋅材料(Y-ZnO復(fù)合材料),通過控制原料中YCl3.6H2O的加入量來達(dá)到不同的Y的摻雜量,本節(jié)實(shí)驗(yàn)摻雜的Y的原子百分比分別是0、1、2、4、8和10%�；谙跛徜\和酒石酸為基本原料,通過采用液體燃燒法成功制備了釔(Y)元素?fù)诫s的納米氧化鋅微球。氣敏性能測試表明:Y摻雜量為2at%時,ZnO的性能最佳,以其為材料制成的氣敏傳感器對100 ppm乙醇的靈敏度高達(dá)15.97。4.目前使用的飛機(jī)貨艙火災(zāi)報警器經(jīng)常出現(xiàn)謊報誤報的現(xiàn)象,因此,使用納米氧化鋅作為材料制備成多通道氣敏傳感器,可以對多種有害氣體進(jìn)行測試,并將實(shí)驗(yàn)中制備的氣敏傳感器與現(xiàn)有的感煙和感溫探測器進(jìn)行復(fù)合,制備一種新型的智能復(fù)合火災(zāi)報警器。不僅能對有害氣體進(jìn)行探測、還可以對高溫和煙霧識別,因此,很大程度上降低了報警器的誤報率。同時,使用不同的數(shù)據(jù)處理的辦法研究了氣敏傳感器的靈敏度與氣體濃度的非線性關(guān)系,對后續(xù)研究納米氧化鋅的氣敏性能有促進(jìn)作用。
[Abstract]:Six the wurtzite structure of Zinc Oxide is a multifunctional II-VI n type semiconductor oxides at room temperature, the band gap is 3.37 eV, the exciton binding energy of 60 meV, with excellent gas sensing, optical and antibacterial properties and the physical and chemical properties, and low cost, no harm, these features make Zinc Oxide materials used in gas sensors is very important. The existing metal oxide semiconductor gas sensor has many shortcomings, such as low sensitivity, poor stability and high working temperature sensor, therefore, how to solve these problems is the sensor main research direction and content. In recent years, research on nano ZnO sensitivity the difference between different morphologies of ZnO on gas. Because the material performance depends on its size, composition, structure and morphology characteristics, therefore, this paper explores different synthetic methods to obtain the shape The appearance is different, the excellent performance of the ZnO nano material structure. For XRD and SEM characterization, and test for gas sensing properties of the samples prepared by different methods, photoluminescence and antibacterial properties, related gas sensing mechanism analysis. At the same time, the application of nano materials as Zinc Oxide aircraft cargo fire alarm device, the nonlinear relationship between the sensitivity with the test gas concentration is discussed. The main research contents of this thesis include the following four parts: 1. with zinc acetate as zinc source, at the temperature of 200 DEG C, flower like microspheres by self assembled ZnO nanorods were prepared by hydrothermal synthesis method, to explore the effects of different crystallization time on the crystal growth and surface morphology the rod like structure. The large aspect ratio and surface area, giving the ZnO excellent gas sensing properties and optical properties. Research on characterization and gas sensitivity test found that the gas sensing properties of the gas sensor made of the material of the The improved sensitivity to ethanol gas of 100 ppm reached 14.45; at the same time, the preparation of the photoluminescence of ZnO high strength and good absorption of near ultraviolet.2. in lotus pollen as template, porous surface structure of nano Zinc Oxide were prepared on different concentration of acetic acid solution (zinc respectively. 5%, 10%, 15%) and different calcination temperature (650 C, 750 C, 850 C and 950 C) influence on the morphology and properties of nano Zinc Oxide. A description of the test results: through Zinc Oxide porous microsphere template preparation for the six party wurtzite structure, and maintain the natural surface morphology lotus pollen has a single, Zinc Oxide's diameter is about 10 m. The gas sensor material has good sensitivity, sensitivity at 310 DEG C, at a concentration of 500 ppm acetone in the atmosphere is 24.80, under the same experimental conditions, base In the structure of the 22.10.3. sensor using Zinc Oxide solution of nanometer yttrium doped materials were prepared by combustion sensitivity to ethanol gas (Y-ZnO composite), by controlling the doping amount of raw materials in the amount of YCl3.6H2O to different Y, the original sub percentage of this section experiment doped Y are 0,1,2,4,8 and 10%. based on zinc nitrate and tartaric acid as raw materials by yttrium were successfully prepared by liquid combustion (Y) nano microspheres doped Zinc Oxide. Gas sensitivity test showed that the doping amount of Y is 2at% ZnO, the best performance, the material of gas sensor made of 100 ppm ethanol sensitivity up to 15.97.4. the aircraft cargo fire alarm often false false alarm phenomenon, therefore, the use of nano materials prepared by Zinc Oxide as a multi-channel gas sensor, for a variety of harmful gases in the test, And the experiment system of gas sensors prepared with existing smoke and heat detectors compound, preparation of a compound intelligent fire alarm model. Not only can detect the harmful gas, but also on the high temperature and smoke detection, therefore, greatly reduce the alarm false alarm rate. At the same time. Study on the nonlinear relationship between the sensitivity and the gas concentration sensor used to handle different data, gas sensing properties of nano Zinc Oxide's subsequent research has a role in promoting.

【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN304.25;TP212

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本文編號：1721834