ZnO的水热合成及气敏性能研究

以锌粒、浓硝酸和氢氧化钠为原料,聚乙二醇400为表面活性剂,采用水热法制备纳米ZnO粉体。利用X射线衍射和扫描电镜对产物的结构和微观形貌进行表征。将合成材料制备成旁热式气敏元件,采用静态配气法对乙醇、丙酮、甲醇、二甲苯、甲苯和氨水等进行气敏性能测试。结果显示:ZnO纳米粉体对乙醇、丙酮和甲醇表现出良好的敏感性,具有较快的响应和脱附速度,且灵敏度与浓度呈良好的线性关系。     

生物模板法合成分级多孔结构SnO_2及其乙醇气敏性能

以脱脂棉为模板,采用溶剂热法、超声法和浸渍法3种工艺,复制式制备了具有棉纤维结构的分级多孔SnO2纳米材料。通过X射线衍射、场发射扫描电子显微镜表征结果得知,3种方法制得的SnO2均为四方晶系金红石结构,均较好的复制了棉纤维的分级多孔结构。测试对比了SnO2材料制作的元件的气敏特性,3种元件对乙醇表现出很高的响应,其中浸渍法制备的材料显示出更高的响应,分析了生物模板在遗态材料合成过程中的作用,并初步分析了乙醇的气敏机理。     

Ag掺杂对ZnO纳米线气敏性能的影响

以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线和Ag掺杂ZnO纳米线为气敏基料，制备成旁热式气敏元件，用静态配气法对浓度均为100ppm的无水乙醇蒸汽、氨气、甲烷及一氧化碳四种气体进行气敏性能测试，结果表明，Ag掺杂后，ZnO纳米线对四种气体灵敏度的最高值分别提高了230％，92％，158％，49％，缩短了响应时间和恢复时间。     

Ag掺杂比例对ZnO纳米材料气敏性能的影响

采用物理热蒸发法制备ZnO纳米材料及不同质量分数(1%,3%,5%,wt,下同)Ag掺杂的ZnO纳米材料,制备成旁热式气敏元件,采用静态配气法对目标气体进行气敏性能测试。实验结果表明,Ag掺杂ZnO纳米材料较纯ZnO纳米材料对目标气体(酒精、甲烷、一氧化碳)的气敏性能有所提高。其中,Ag掺杂质量分数为1%的ZnO纳米材料气敏性能最佳,提高幅度分别达215%,128%和76%(C2H5OH,CH4,CO)。借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜对所制得不同比例Ag掺杂的ZnO纳米结构进行表征,并对实验结果进行气敏性能分析,结合势垒模型和能带理论进行气敏机理分析。     

层状多孔ZnO厚膜的制备及其气敏性能研究

由片状材料的定向自组装得到的层状结构可以使膜具有良好的取向性和特殊的物理化学性能。通过对ZnSO4.7H2O在150℃进行水热反应合成出高径厚比的碱式硫酸锌薄片,然后将这种大面积的薄片组装成一定厚度的自持膜并进一步热处理成具有多孔结构的层状ZnO厚膜。通过对600℃、700℃和800℃热处理得到的材料进行XRD及SEM分析,研究了其成分及多孔结构的产生过程,并结合气敏测试结果证明由烧结温度所带来的多孔结构的变化确实会对其气敏性能造成一定的影响。对不同气体进行的气敏性能测试表明,这种层状多孔ZnO结构是一种理想的气敏传感材料,特别适合用于检测H2S气体。     

单晶多孔ZnO制备及对室内空气污染物的气敏性能的研究

通过使用对液相法合成的前驱体进行煅烧的方法成功的制备了具有单晶多孔结构的Zn O纳米片。通过X射线衍射仪(XRD)、环境扫描电子显微镜(FESEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)对单晶多孔Zn O纳米片进行了结构以及形貌的表征和分析。以其为敏感膜,制作气体传感器,对室内空气污染物,包括苯和甲醛,进行检测。结果显示单晶多孔Zn O纳米片对苯和甲醛都有着良好的响应,且响应和恢复时间都非常迅速。对敏感机理以及材料的结构对响应时间的影响也进行了较深入的探讨。     

ZnO气敏陶瓷的制备与气敏性能研究

分别用氨水、草酸铵、尿素和碳酸钠做沉淀剂合成了4种不同陶瓷微结构的ZnO气敏材料。用X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM)和电子衍射(ED)法研究了其晶体和陶瓷微结构。采用静态配气法测试了其气敏效应。ZnO陶瓷具有四方和六方2种不同的结晶外形,颗粒尺寸为0.1～4μM。ZnO陶瓷对C_2H_5OH具有较好的气敏选择性,通过SnO_2的掺杂,ZnO对C_2H_5OH的选择性可进一步提高。颗粒微细化有助于提高ZnO的气体灵敏度。     

Ag掺杂ZnO纳米线酒敏性能的研究

利用浸渍法将ZnO纳米线浸渍于AgNO3溶液中制备了Ag 掺杂的ZnO纳米线.借助X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对纳米线的晶体结构和形貌进行了表征.结果表明纳米线既含面心立方结构的Ag又含有六方纤锌矿结构的ZnO.三维网络结构的ZnO纳米线被一层致密的Ag颗粒包裹并在其表面形成了大量的具有高比表面剂的孔洞结构.将纯的和Ag掺杂的ZnO 纳米线都作为酒敏传感材料,在酒精浓度为0.001%,工作温度为150～400℃的范围内测试了它们的气敏特性,结果显示,Ag掺杂的ZnO纳米线的酒精灵敏度比纯ZnO纳米线提高了14.在工作温度为350℃的条件下测试了它们的响应-恢复时间.气敏元件的酒敏特性主要归结于表面吸附效应.     

MOF衍生的多孔ZnO/C、Ag/ZnO/C复合材料光催化性能研究

以金属有机骨架(MOF-5)为前驱体, 通过高温热处理和湿化学法获得ZnO/C和Ag/ZnO/C两种光催化复合材料。采用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和紫外-可见分光漫反射(UV-Vis DRS)等方法对所得样品的晶体结构、形貌特征、组成及光谱特性进行了表征。结果显示, 高温热处理保留了MOF-5的原始结构。ZnO/C比表面积为390 m²/g, 载银后比表面积仍达232 m²/g, 负载的银颗粒尺寸约30 nm。光催化降解实验表明ZnO/C和Ag/ZnO/C复合材料对亚甲基蓝(MB)都具有很高的降解效率, 均优于商业TiO₂。Ag/ZnO/C的光催化性能更好, 且具有较好的重复利用和稳定性。因此, 适度的高温碳化和掺杂贵金属是获得优良光催化性能的根本原因。     

基于ZnO模板原位合成Cu/Zn/Al-LDHs/ZnO薄膜的工艺及性能研究

采用多金属片于Na2CO3溶液中在ZnO模板表面原位合成了Cu/Zn/Al-CO3-LDHs/ZnO薄膜前体和La-Cu/Zn/Al-CO3-LDHs/ZnO复合薄膜,优化了工艺条件。借助XRD、FT-IR、UV、TG/DTA及电化学测试等手段对LDHs薄膜结构及其性能进行了表征与分析。结果表明,该薄膜中水滑石晶体的ab面平行于基体,薄膜在ZnO模板表面形成多层叠加结构;月桂酸根修饰LDHs薄膜能增强其疏水性能,薄膜与基体结合牢固,对金属锌表现出优异的耐蚀性。     

Ag掺杂SnO_2气敏元件性能的研究

在油酸钠作用下,以锡粒和浓硝酸为原料,采用硝酸氧化法制备前驱体,再掺杂一定质量分数的Ag,于600℃下灼烧得到Ag掺杂SnO2粉体材料。将合成材料制备成旁热式气敏元件,采用静态配气法对甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、甲醇和乙醇等进行气敏性能测试。结果表明:SnO2纳米粉体中掺杂Ag元素可显著提高材料对甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、甲醇和乙醇等气体的灵敏度,并具有较快的响应和脱附速度。     

ZnO/聚噻吩复合材料制备及紫外光激发室温气敏性能

采用两步法制备ZnO/聚噻吩(ZnO/PTh)复合材料,首先制备富含氧空位缺陷的ZnO,然后以此为载体,通过噻吩单体的原位聚合得到最终产物。通过X射线衍射、场发射扫描电镜、高分辨透射电镜、红外光谱、紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱对合成材料进行表征,研究了其紫外激发室温气敏性能,分析了紫外激发气敏机理。结果表明:紫外光激发下复合材料室温下对乙醇有较高的灵敏度,对100×10-6乙醇的灵敏度达到12. 6,响应和恢复时间均在40s以内。     

微波辅助一步合成ZnO纳米棒及其气敏性能

以Zn(NO_3)_2为锌源、CTAB为表面活性剂,在微波辐照下90℃反应30min即可一步合成ZnO纳米棒,利用TG-DTA、XRD、SEM对合成材料的相组成及微观结构进行表征,并测试了纯ZnO及Pd修饰ZnO纳米棒的气敏特性。结果表明,微波辅助一步合成的ZnO纳米棒属于纤锌矿型六方晶系,直径为100～800nm、长度约2～3μm;对H_2S气体有较高的响应,但选择性不佳;利用贵金属增敏剂Pd(0.5wt%)来修饰ZnO纳米棒可显著提高其对H_2S气体的响应和选择性,并降低其工作温度,使其有望用于开发低温型高灵敏度的实用H_2S气体传感器。     

紫光激发提高Ag修饰的ZnO纳米线的气敏特性

为了提高ZnO纳米线的酒敏特性,利用紫光激发经浸渍法获得Ag修饰的ZnO纳米线.利用扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）对修饰后的ZnO纳米线进行了晶体结构和形貌的表征.结果表明其晶体结构中既有六方纤锌矿结构的ZnO,又有面心立方的Ag.三维网络结构的ZnO纳米线的表面被一层致密的具有高孔隙率的Ag颗粒覆盖,使得ZnO纳米线具有更高的比表面积.纯ZnO纳米线和Ag修饰的ZnO纳米线都用作气敏基料,根据它们在酒精蒸气中紫光照射和无紫光照射条件下电阻的变化来测定它们的气敏特性.结果显示紫光照射下经质量分数为6%AgNO3修饰的ZnO纳米线对酒精蒸气的最大灵敏度由75.8提高到175.77.此过程中光催化氧化-还原反应起到了重要作用.     

多孔ZnO/羟基磷灰石生物复合材料的制备与性能

利用放电等离子烧结技术制备多孔ZnO/羟基磷灰石（HA）生物复合材料,研究不同纳米ZnO含量对ZnO/HA复合材料微观结构、孔隙特征、力学性能、矿化和降解性能的影响。结果表明:烧结后ZnO/HA复合材料主要由HA相和ZnO相组成;随着ZnO含量提高,多孔ZnO/HA复合材料孔隙率缓慢增大,抗压强度略有减小,弹性模量变化不大;多孔ZnO/HA复合材料的孔隙率>40%,孔径在50～500 μm之间,抗压强度>148 MPa,弹性模量为6.5 GPa左右,能够满足骨修复材料的要求;模拟人工体液中矿化和降解实验表明,多孔ZnO/HA复合材料浸泡7天后表面开始形成大量类骨磷灰石层,且随着ZnO含量增加,磷灰石形成能力明显增强而降解速率加快。      

ZnO/Ag纳米复合材料的制备及电学性能研究

在室温下,利用超声活化法将机械研磨13h的Zn粉在V(水)∶V(环己烷)=19∶1的分散体系中合成ZnO纳米颗粒悬浮液,然后通过光还原AgNO3制备出ZnO/Ag纳米复合材料。并用X射线粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对ZnO/Ag复合颗粒表征,用扫描电子显微镜(SEM)和探针台I-V测试仪对ZnO/Ag复合薄膜表征和电学性能测试,通过XRD和TEM得出,超声合成的ZnO具有六方纤锌矿结构,长约20nm的短棒状;经光还原沉积在其表面的纳米Ag呈现面心立方结构,直径约为5nm。通过SEM和I-V伏安特性曲线得出,干燥温度对复合结构有较大影响,60℃干燥的复合薄膜比较致密均匀,导通电压大约2V左右,在100℃时开始转变为有氧化锌附着的枝状银网状复合物,导通电压在0.02V左右,通过控制干燥温度可改变复合薄膜中ZnO和Ag的结合方式以及相应的电学性能。     

生物模板法合成多孔结构氧化铈及其吸附性能研究

以壳聚糖为生物模板制备介孔纳米氧化铈材料,对合成的纳米氧化铈进行了X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),N_2-吸附脱附表征。以甲基橙溶液为模拟的染料废水,探究了氧化铈的用量、溶液的pH、吸附时间等因素,对介孔氧化铈吸附甲基橙溶液的影响。结果表明:合成的纳米氧化铈具有海绵状多孔的微观结构,比表面积为202m~2/g,空隙量为0.199cm~3/g,平均孔径为12.48nm,在pH=7,纳米氧化铈用量为0.3g,甲基橙浓度为3mg/L,吸附时间为30min的条件下,对甲基橙的吸附率可达到61.56%。     

ZnO单晶的制备及气敏特性研究

利用ZnO粉末和活性碳粉的混合物,通过气相反应在1050～1150℃获得发育良好的ZnO单晶,典型的晶形长15～25mm,直径0.1mm,生长方向[0001]方向。同时研究了掺杂Li~+和未掺杂Li~+单晶对1％浓度的H_2,CO,CH_4的气敏特性的影响,发现在400℃时,对3种可燃性气体的敏感性具有最大值,特别是,掺杂Li~+样品对H_2的灵敏度(Ra/Rg)达22。实验表明,通过受主掺杂控制ZnO单晶中的施主电子浓度,可以有效提高其对可燃性气体的敏感性。     

聚噻吩掺杂纳米ZnO的制备及气敏性能

利用水热法制备了纳米ZnO颗粒,同时采用聚噻吩对其原位改性,利用X射线粉末衍射仪、扫描电镜和红外光谱对所制ZnO复合材料的结构和形貌进行表征分析。将合成的改性ZnO纳米颗粒用于传感材料,研究了其在检测挥发性有机物中的气敏性能。结果表明:聚噻吩掺杂纳米ZnO有利于复合材料气敏性能的提高,添加量不同对丙二醇的选择性和响应有明显影响,当掺杂量为10%(质量分数)时,对5×10-6的丙二醇的响应达到14。说明聚噻吩改性的纳米ZnO是可以有效检测丙二醇的气敏性材料。     

片状ZnO/ZIF-8异质结的正丁醇气敏性能增强研究

本文利用水热法,以2-甲基咪唑和氧化锌(ZnO)纳米片为原料原位合成了片状ZnO/ZIF-8异质结复合材料。利用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和扫描电子显微镜(SEM)对样品进行表征,并通过气敏性能测试仪系统研究了样品的气敏性能,进一步探讨了ZnO/ZIF-8气敏性能增强的可能机理。气敏性能分析结果表明：与纯相ZnO(其最佳工作温度为180℃)相比,ZnO/ZIF-8的最佳工作温度降低为160℃。在最佳工作温度下,ZnO/ZIF-8对正丁醇表现出了优异的选择性,对200 ppm正丁醇的响应达到了76.778。在5～200 ppm正丁醇浓度范围内,ZnO/ZIF-8的灵敏度与浓度的相关性近似呈线性,重复性及稳定性良好,适合检测低浓度的正丁醇气体。