纤维锌矿ZnO纳米棒的合成及高选择性酒精传感器的研制

以无机盐做前驱体，采用有机溶液氧化-还原法合成了ZnO纳米棒，对终产物通过XRD、Raman spectrum、SEM和TEM进行结构检测表明，产物为纤维锌矿型结构，呈棒状，直径大约为50～80nm，长度大约为500nm；对材料的气敏性能测试表明，基于该材料制成的气体传感器对酒精有很好的响应和很好的选择性，且响应-恢复迅速。     

共沉淀法制备金、镍掺杂氧化锌的丙酮气敏性能探究（英文）

利用共沉淀法制备了纯氧化锌和镍掺杂氧化锌。比较了不同Ni掺杂浓度对ZnO丙酮气敏传感器性能的影响。结果表明,1 mol%Ni掺杂ZnO具有最高的丙酮传感性能,其对20μg/g丙酮的响应值达到12。在此基础上,添加金作为异质结进一步激活氧化锌传感材料。实验结果表明,0.03 mol%Au活化1 mol%Ni掺杂的ZnO表现出最高的丙酮气敏响应,对20μg/g丙酮的响应值达到17。同时,该气敏材料保持了对乙醇、甲醛及苯的高选择性,以及对丙酮的快速响应恢复时间(10 s)。     

掺铝ZnO纳米粉的制备与气敏特性研究

用可溶性无机盐法(ISG法)制备掺杂Al^3 的ZnO纳米气敏材料，用D／Max0-rB型X-射线粉末衍射仪研究纳米晶的结构。结果表明制备的掺铝ZnO纳米材料属于六方晶系，纤锌矿结构。用Seherrer公式计算得ZnO和掺铝ZnO的平均晶粒分别为40nm和35nm。用掺铝的ZnO纳米粉做成气敏元件，测试了不同铝含量的纳米材料在不同浓度的乙醇气体和氢气下的敏感特性。结果表明随着气体浓度的增加，灵敏度逐渐上升；随着Al含量的减少，材料气敏灵敏性逐渐增强。当铝含量为Al／ZnO=O．5％(mol)时，对O．2％的乙醇气体的灵敏度最大可达到127。并讨论了纳米材料对敏感气体的物理吸附和化学吸附以及纳米氧化物的气敏机理。     

基于新型形貌的纳米结构氧化锌高性能室温气体传感器（英文）

通过简单快速且无添加剂的氨水可控沉淀法在水溶液中制备具有新型形貌和均匀纳米结构的氧化锌粉末。用SEM、XRD、FTIR、TG/DTA等检测手段表征所制备的固体粉末。FTIR分析结果显示:纳米结构形貌对所制备材料的红外光谱影响较小。将原始态(ZnO-AP)、烧结态(ZnO-Cal)和商业(ZnO-Com)纳米结构ZnO制作成气敏元件,并在室温(29℃)下检测其对氨气、丙酮和酒精的气敏性能。结果表明,ZnO-AP和ZnO-Cal气敏元件对1×10~(-6)的氨气表现出优良的气敏性能和可重复性,灵敏度分别为63.79%和66.87%,响应和恢复时间分别为13和3 s;这是由于合成的纳米结构具有独特的形貌和优异的形状与尺寸均匀性。相反,ZnO-Com气敏元件对浓度200×10~(-6)以下的氨气没有响应。另外,ZnO-Cal在室温下对氨气的选择性高于对丙酮和酒精的选择性。总之,合成的ZnO对氨气的最低检测限为1×10~(-6),表明其具有优异的气敏特性。     

氧化铟气敏材料的制备与特性

用化学沉淀法合成微细的氧化铟气敏粉体，选用几种稀有贵金属掺杂氧化铟粉体，用D／maxrA X射线衍射仪测定粉体相结构，用RQ-2型气敏特性测试仪测试氧化铟气敏元件的气敏特性，绘制了掺杂后氧化铟粉体对几种气体的灵敏度．温度曲线。结果表明，氧化铟气敏材料电阻值适中，响应恢复快，气体灵敏度高，可对多种气体实行专一检测或同时检测。     

p–GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治异质结紫外光电探测器光电性能

目的 通过设计一种新型p–GaN/ZnO(薄膜+纳米线)三明治异质结结构,提高ZnO对紫外光的响应。方法 利用化学气相沉积(CVD)方法,在蓝宝石/GaN衬底上生长出纳米线+薄膜交错排列的ZnO,得到具有三明治结构的p–GaN/ZnO材料。通过旋涂Ag纳米线(NWS)、滴银胶为电极,制备三明治结构的异质结紫外(UV)光电探测器。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征物相及形貌;利用光致发光(PL)和拉曼(Raman)光谱分析晶体结晶情况;利用半导体分析测试仪对该三明治异质结UV光电探测器进行光电性能测试,得到其光电性能变化规律。结果 该三明治结构光电探测器顶部为ZnO薄膜,中间为ZnO NWS与纳米片交错排列分布,底部为GaN。这种二维(2D)/一维(1D)/2D结构使入射光在结构内多次反射和散射,提高了光程长度,进而提高了光吸收。另外,由于p–GaN和n–ZnO形成PN结,在内建电场作用下,可以有效提高光生电子–空穴分离效率。光电性能测试结果表明,在偏压2 V、光功率密度520 μW/cm²(365 nm)条件下,响应度(R)为35.8 A/W,上升时间(tr)为41.83 ms,下降时间(td)为43.21 ms,外量子效率(Eq)为122%,比探测率(D^*)为1.31×10¹² cm.Hz^1/2.W⁻¹。结论 通过一步CVD法制备新型p–GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治结构UV光电探测器,可以有效提高ZnO对紫外光的响应,为探索新式结构光电探测器提供可能。     

La0.7Sr0.3MnO3和ZnO异质结的量子铁磁自旋特性

采用脉冲激光沉积方法制备La0.7Sr0.3MnO3/ZnO异质结,并对其量子铁磁自旋行为进行研究。发现掺杂浓度可有效调整长程的电子自旋和轨道的相互作用,以及短程小极化子的相互作用程度。LSMO/ZnO异质结构可对能带进行有效剪裁。XRD结果表明,所制样品具有良好的晶格外延特性。伏安特性和阻温曲线显示异质结具有半金属光导特性。在激光光场和磁场下测试La0.7Sr0.3MnO3/ZnO异质结量子铁磁自旋磁阻及光阻。结果发现,样品x=0.3在Tp=250K发生金属绝缘体相变而呈现半金属特性,在Tc=175K温度发生顺磁到反铁磁相变。连续激光下低于峰值温度220K和脉冲激光下低于175K区域激光光场导致光致退磁,光阻增大,在大于峰值温度Tp的高温区出现光阻降低。研究表明,在光场下La0.7Sr0.3MnO3/ZnO异质结特性受界面电子自旋取向和载流子浓度调控,态密度以及自旋轨道作用会导致光致阻抗变化,这些影响与LSMO/ZnO异质结的极化和界面应力所产生的界面态缺陷结构有关。     

基片温度对WO_3薄膜的微观结构和NO_2气敏特性的影响

采用直流反应磁控溅射法,在不同的基片温度条件下制备出具有不同微观结构的WO3薄膜,探讨这些薄膜作为气敏材料对NO2气体的气敏特性。WO3薄膜的晶体结构、表面及断面形貌分别采用X射线衍射和扫描电子显微镜进行表征。结果表明:随着基片温度的升高,具有单斜晶WO3结构薄膜的(200)衍射峰强度逐渐增强,薄膜由低基片温度(-75℃)的纳米粉体、过渡到中间基片温度(-50~300℃)的纳米薄膜、直至高基片温度(500℃)的纳米棒组成。所有WO3薄膜均在200℃的工作温度下获得对NO2气体的最大灵敏度。在相同的检测条件下,气体灵敏度随着基片温度的减小和NO2气体浓度(体积分数)的增加而增大。     

纳米Au表面修饰ZnO的制备及其气敏性能

利用化学浴法制备了由六棱锥纳米分枝组成的多级分层花型结构的ZnO,并采用溶剂热法在所得ZnO材料表面均匀修饰Au纳米粒子。系统地研究了不同Au纳米粒子修饰量对ZnO气敏性能的影响。结果表明:Au纳米粒子的修饰能显著提高ZnO对丙酮气体的敏感性,当Au修饰量为10%(质量分数),工作温度为270℃时,ZnO表现出最佳灵敏度和选择性,是实际应用中良好的气体敏感候选材料。     

基于聚噻吩/WO_3的有机-无机复合材料低温NO_2传感器(英文)

通过化学氧化聚合法和胶溶法分别制备了聚噻吩(PTP)和纳米WO3,通过简单机械共混和PTP和WO3制备不同PTP质量分数的有机-无机PTP/WO3复合物。所制备的PTP/WO3复合物比纯的PTP具有更高的热稳定性。气敏测试结果表明,在低温检测NO2时,PTP/WO3复合物具有比纯的PTP和WO3更高的响应,这可能与PTP/WO3复合物中p-n异质节的存在有关系。PTP/WO3复合物的响应受PTP质量分数的影响显著,20%PTP/WO3复合物在低温(90°C)时对NO2显示出高的响应和好的选择性。因此,PTP/WO3传感器有望被用于低温检测NO2     

静电纺丝发制备铁酸锌纳米纤维及其气敏性能研究

与零维、二维和三维纳米材料相比,一维纳米材料具有优异的气敏性能。以Zn(NO_3)_2·6H_2O和Fe(NO_3)_3·9H_2O为原料通过静电纺丝的方法制备了一维铁酸锌纳米纤维。利用TG-DSC分析了材料的前驱体,用XRD、SEM、TEM、FT-IR、BET和XPS对材料进行了表征,并且对材料的气敏性能进行了研究。结果表明,在煅烧温度为500℃下获得的材料呈现出纳米纤维的形貌;基于500℃下获得的铁酸锌纳米纤维的元件,在工作温度为190℃下对丙酮表现出较高灵敏度和高选择性,S_(1000μL/L丙酮)/S_(1000μL/L乙醇)=8;当丙酮浓度低至1μL/L时,灵敏度仍能达到1.1。     

退火处理对氧化锌纳米棒形貌及气敏性能的影响（英文）

研究水热合成氧化锌纳米棒的高温热稳定性。采用X射线衍射和扫描电镜对氧化锌纳米棒的结构与形貌进行表征。采用热重分析研究氧化锌纳米棒在热处理过程中的失重情况。结果表明:在退火温度低于400°C时,氧化锌纳米棒具有较好的热稳定性。当退火温度超过600°C时,氧化锌纳米棒的长径比明显降低并且纳米棒的团聚趋势加剧。退火处理对氧化锌纳米棒的气敏性能具有显著影响。与未经退火处理的氧化锌纳米棒相比,经历400°C退火处理的氧化锌纳米棒对浓度为25×10-6的H2灵敏度可以从2.22提高至3.56。经历400°C热退火处理的氧化锌纳米棒对H2表现出最优的气敏性能。     

基于纳米NiO颗粒敏感电极的NO2气敏特性研究

利用浸渍技术在YSZ多孔层中制备NiO纳米颗粒材料,并以其为敏感电极组成新型的电流型NO2传感器。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征了NO2传感器物相和形貌结构,应用IM6e型电化学工作站测试了其气敏性能。实验结果表明:NiO颗粒粒度约50nm,且分布均匀。在500~600℃时,传感器对NO2有良好的敏感性,其响应电流值与NO2的浓度之间呈良好的线性关系。传感器对NO2响应时间短且响应信号稳定。O2和CO2的存在对传感器响应信号几乎没有影响。     

Investigation of Pt and Pd Modified WO<Subscript>3</Subscript> and ZnO Based Thin Film Sensors for Ethanol Sensing

Ethanol sensors based on different WO₃ and ZnO structures are studied in the present work. The XRD and SEM processes are used to characterize the sensing layer’s surface morphology which reveals the presence of nanoparticle in sensing layer. Further reducing the nanoparticle diameter by the addition of palladium (Pd) and platinum (Pt) for both the sensors (ZnO and WO₃) gives good results on sensitivity, operating temperature, response time and recovery time. Nanoparticle diameter for undoped WO₃, Pd-modified WO₃ and Pt-modified WO₃ based sensors is 11.8, 6 and 5.4 nm, whereas nanoparticle diameter for undoped, Pd-modified and Pt-modified ZnO based sensors is 20, 14 and 11 nm, respectively. Analysis of dynamic response of the sensors when exposed to different concentrations of ethanol vapour (from 500 to 10,000 ppm) and various temperatures indicate the improvement in sensitivity up to 77.2% for WO₃ and 74.6% for ZnO based sensors.     

Synthesis,Fabrication and Characterization of ZnO-Based Thin Films Prepared by Sol–Gel Process and H<Subscript>2</Subscript> Gas Sensing Performance

In this paper, an attempt is made to deposit ZnO thin films using sol–gel process followed by dip-coating method on p-silicon (100) substrates for intended application as a hydrogen gas sensor owing to the low toxic nature and thermal stability of ZnO. The thin films are annealed under annealing temperatures of 350, 450 and 550 °C for 25 min. The crystalline quality of the fabricated thin films is then analyzed by field-emission scanning electron microscopy and transmission electron microscope. The gas sensing performance analysis of ZnO thin films is demonstrated at different annealing temperatures and hydrogen gas concentrations ranging from 100 to 3000 ppm. Results obtained show that the sensitivity is significantly improved as annealing temperature increases with maximum sensitivity being achieved at 550 °C annealing temperature and operating temperature of 150 °C. Hence, the modified ZnO thin films can be applicable as H₂ gas sensing device showing to the improved performance in comparison with unmodified thin-film sensor.     

花瓣状钌掺杂氧化锌纳米片的水热/煅烧法制备及气敏性能

以硝酸锌、氢氧化钠为原料,通过水热/煅烧法制备结构新颖的厚度在20 nm至40 nm之间的钌掺杂花瓣状氧化锌纳米片。采用粉末X射线衍射仪、场发射扫描电镜、氮气吸附法、气敏测试系统对产物进行物相、结构形貌、比表面积、气敏性能等的表征。结果表明,钌掺杂氧化锌纳米片对乙醇和丙酮气体的灵敏度高,探测浓度低,响应和恢复迅速。在360°C和100×10^-6的条件下,对乙醇和丙酮的灵敏度分别达到33和67。在10×10^-6的乙醇和丙酮气体中,其响应和恢复速度分别为4 s和9 s,3 s和10 s.     

Gas sensing properties of SnO2 nanoparticles mixed with gold nanoparticles

SnO₂ nanoparticles mixed with different amounts of gold nanoparticles (GNPs) were synthesized and their CO sensing properties were investigated. The sol–gel method was employed to prepare the initial solution. SEM, TEM, XRD, DLS and spectrophotometry were used to characterize the nanoparticles. The pure sensors showed a response of about 4 to 12.8 for (20–80)×10^?6 CO at operating temperature of 340 °C. The response and recovery time at 50×10^?6 Co is about 10 and 14 s, respectively. The amount of GNPs optimized was used to create high performance GNP-SnO₂ sensors (m(Au)/m(Sn)=3.7663×10^?4) and optimal operating temperature was about 260 °C and the response at concentrations of (20–80)×10^?6 was 8.3 to 29.5, respectively.     

Effects of Annealing Temperature on the Structural,Optical,and Electrical Properties of ZnO Thin Films Grown on n-Si<100>Substrates by the Sol–Gel Spin Coating Method

The effects of annealing temperature on the sol–gel-derived ZnO thin films deposited on n-Sh100 i substrates by sol–gel spin coating method have been studied in this paper.The structural,optical,and electrical properties of ZnO thin films annealed at 450,550,and 650 °C in the Ar gas atmosphere have been investigated in a systematic way.The XRD analysis shows a polycrystalline nature of the films at all three annealing temperatures.Further,the crystallite size is observed to be increased with the annealing temperature,whereas the positions of various peaks in the XRD spectra are found to be red-shifted with the temperature.The surface morphology studied through the scanning electron microscopy measurements shows a uniform distribution of ZnO nanoparticles over the entire Si substrates of enhanced grain sizes with the annealing temperature.Optical properties investigated by photoluminescence spectroscopy shows an optical band gap varying in the range of 3.28–3.15 eV as annealing temperature is increased from 450 to 650 °C,respectively.The fourpoint probe measurement shows a decrease in resistivity from 2:1 10 2to 8:1 10 4X cm with the increased temperature from 450 to 650 °C.The study could be useful for studying the sol–gel-derived ZnO thin film-based devices for various electronic,optoelectronic,and gas sensing applications.     

（Al，Sb）／ZnO复合氧化物对乙醇气体气敏功能特性的影响

用可溶性无机盐法制备了较宽工作温度范围的纳米(Al，Sb)/ZnO气敏材料。该材料主相属于ZnO纤锌矿结构，并同时存在Sb2O5、Sb6O132种微量杂相。该复合氧化物的平均晶粒为86nm。用制备的氧化物纳米粉做成气敏元件，测试了不同铝含量的纳米材料在2000μg/g浓度乙醇气体下的敏感特性。当铝含量为Al/ZnO=1．5％(mol比，下同)时，对2000μg的乙醇气体的灵敏度最大可达到26。固定Al/ZnO=3％时，掺入不同量锑得到对乙醇气体有更大工作温度范围的纳米复合氧化物材料。同时讨论了掺铝掺锑复合氧化物对敏感气体的物理吸附和化学吸附及其气敏机理。