氧化锌纳米纤维的制备及其氨气气敏特性

采用静电纺丝技术制备了具有多孔结构的ZnO纳米纤维，通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线能量色散谱(EDS)对ZnO纳米纤维的形貌、晶体结构和组成成分进行了表征。将上述材料制成气体传感器，对氨气进行了气敏性能测试。实验结果表明，由ZnO纳米纤维制成的气体传感器在室温下对氨气具有较高的灵敏度和较低的检测限，对300ppm氨气的响应值约为65%,响应时间和恢复时间分别为70 s和60 s,对10ppm氨气的响应值约为3.3%,并且具有良好的选择性和长期稳定性。由于ZnO纳米纤维表面形成了特殊的多孔结构，为氧化还原反应提供了更多的氧空位和活性位点，有利于气体的吸附，提高了传感器对氨气的气敏性能，使其在实际应用中极具前景。     

基于ZnO的超快恢复三乙胺气敏传感器

不同形貌ZnO纳米材料的合成对高性能气敏传感器的开发具有重要意义。采用微波辅助法合成了ZnO纳米微球和纳米棒,通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)分别对材料的结构、形貌和光学性能进行表征,研究了两种形貌ZnO纳米材料的气敏性能。结果表明：ZnO纳米微球与ZnO纳米棒相比表现出良好的气敏性能,在370℃下对体积分数为100×10^-6的三乙胺灵敏度高达110.4,响应和恢复时间分别为18 s和2 s,检测限低至0.1×10^-6,在长期的循环测试中ZnO纳米微球传感器可以保持较高的响应值、良好的稳定性和重复性。     

基于NASICON和Co_3O_4敏感电极的丙酮传感器的研究

以溶胶-凝胶法制备的NASICON为基体导电层材料,以水热法制备的纳米片状Co3O4为敏感电极材料,制备了一种检测低浓度丙酮的管式结构固体电解质型气体传感器,利用静态配气法对传感器的气敏性能进行了测试,结果表明:当工作温度为300~375℃时,传感器对体积分数为0.5×10–6~100×10–6的丙酮表现出了较好的气敏性能,其检测下限能达到0.5×10–6(体积分数),传感器电动势变化值(?V)与丙酮浓度的对数呈线性关系,在温度为350℃时,传感器对丙酮的灵敏度达到最大值–24.5 mV/decade,另外,该传感器还具有较快的响应恢复速度和较好的选择性。     

Au纳米颗粒修饰的ZnSnO3纳米立方体结构的制备及其气体传感器性能

采用沉淀法和化学还原法合成了金纳米颗粒(NP)修饰的ZnSnO₃纳米立方体结构(AuNP@ZnSnO₃),通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等表征手段对所合成的复合纳米结构进行了分析,并研究了基于该复合纳米材料的气体传感器对一氧化碳(CO)和甲烷(CH₄)气体的气敏特性。同时,以树莓派Zero 2W为主控模块,设计了集成实时显示、网页显示和数据记录等功能的传感器测试系统,用于测试所制备的气体传感器性能。测试结果表明,相比于ZnSnO₃气体传感器,所制备的AuNP@ZnSnO₃气体传感器表现出更优异的气敏性能。在最佳工作温度(240℃)下,其对体积分数均为1×10^-4的CO和CH₄气体响应度分别可达4.08和2.57,分别约为ZnSnO₃气体传感器响应度的1.59倍和1.71倍,并且具有较低的工作温度、良好的重复性以及长期稳定性。     

三维花状氧化锌纳米结构的水热合成与气敏特性

采用低温水热合成法制备了氧化锌(Zn O)三维花状纳米结构,通过粉末X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HR-TEM)和选区电子衍射(SAED)等研究分析了其相结构与微观形貌特征,并测试了基于氧化锌三维纳米花所制作传感器的气敏性能。该气体传感器对体积分数为300×10~(–6)乙醇的检测灵敏度可达78.05,响应和恢复时间分别为8 s和9 s,对乙醇的检测浓度下限为体积分数4.67×10~(–6),且具有优良气体选择特性。这一工艺过程的方法简单、可控性好,适合规模化生产。     

正交氧化钼传感器的制备和硫化氢气敏性能研究

利用水热法制备了α-MoO_3纳米棒传感器材料,进而制备了α-MoO_3纳米棒粉末的平面型气体传感器,并基于CGS-1TP智能气体检测分析系统研究了其对H_2S气体的气敏特性。结果表明:制备的α-MoO_3材料结构呈现棒状形态,平均长度和宽度分别约为300 nm和100 nm。制备的α-MoO_3纳米棒传感器对体积分数为20×10~(-6)的H_2S进行气体响应测试的最佳操作温度为180℃,对应的气体响应值为14.92,响应和恢复时间分别为7 s和11 s,同时对体积分数为10×10~(-6)～100×10~(-6)的H2S表现出较高的线性度和优异的稳定性。     

MoSe2纳米球结构的制备及其对NO2的气敏性能

通过水热法制备了纳米球状MoSe₂结构。使用扫描电子显微镜(SEM)对该材料的结构和形貌进行了表征。MoSe₂纳米球状结构形貌均匀,其直径为200～300 nm。同时,利用叉指电极制作了基于MoSe₂的气体传感器,并测试了其气敏性能。测试结果显示：在室温条件下,MoSe₂传感器具有优异的气敏性能,能检测到极低体积分数的NO₂,对体积分数6×10^-8的NO₂的响应为1.006 4,在空气中也能完全恢复。此外,该传感器还具有良好的响应/恢复特性、重复性、长期稳定性与选择性。最后结合电子转移理论,分析了MoSe₂气体传感器对NO₂气体的气敏机理。     

水热因素对ZnO纳米材料气敏性能的影响

通过水热法合成了不同形貌的氧化锌(ZnO)气敏传感材料,利用X射线衍射仪和热场发射扫描电子显微镜对其进行了结构表征和分析,研究了不同的水热因素对其形貌的影响。利用Agilent B2900A quick I/V测试软件测试了其对乙醇气体的敏感性。实验结果表明:前驱体浓度、反应时间和反应温度会对ZnO纳米棒的生长造成显著影响。在前驱体浓度为20 mmol/L、反应时间为8 h、反应温度为95℃的条件下进行水热反应能得到较高质量和良好长径比的纳米线。通过气敏性能测试发现该条件下制备的样品在使用叉指电极时响应度为79%,响应时间和恢复时间均为4 s,表明该条件下制备出的气敏传感材料具有良好的响应度、响应时间和恢复时间。     

ZnO纳米线的制备及其气敏特性北大核心

采用水热法制备了ZnO纳米线,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其物相及微观形貌进行了表征和分析。测试结果表明,ZnO纳米线的平均直径和长度分别约为250 nm和10μm。同时,研究了ZnO纳米线气体传感器对挥发性有机化合物(VOC)的气敏特性。实验结果表明,ZnO纳米线的气体传感器在最佳工作温度200℃下,对浓度5×10-7乙醇和丙酮气体的灵敏度分别可达4.58和2.63,相应的响应时间分别为9和6 s,恢复时间均为3 s。其最低检测极限为5×10-8,表明该传感器对不同环境中乙醇和丙酮气体的检测具有潜在应用前景。最后,对ZnO纳米线气体传感器的气敏机理进行了讨论。     

酞菁铜-氧化锌复合材料的制备及其气敏特性

将p型有机半导体材料酞菁铜(CuPc)和n型无机半导体材料氧化锌(ZnO)复合,得到p-n型的CuPc-ZnO复合材料,促进了目标气体在敏感层表面发生反应,提高了敏感层的气敏性能。在结晶度、形貌和结构等方面对制备的CuPc-ZnO敏感材料进行了详细表征,并对CuPc-ZnO复合材料的气敏性能进行了系统评估。结果表明无论是向CuPc中掺入少量的ZnO,还是向ZnO中掺入少量的CuPc,均可显著提高单一材料的气敏性能,这两种复合敏感材料对NO₂都展现了优异的选择性和良好的响应/恢复特性。其中,基于质量分数3%的CuPc/ZnO复合材料的传感器在150℃下对体积分数1×10^-5的NO₂的响应高达90,与基于纯ZnO的传感器相比,灵敏度明显提升,该传感器是检测NO₂的有利候选者。     

基于花状氧化锌纳米结构的高灵敏度和选择性乙醇传感器

利用一种简单而方便的水热方法合成了花状氧化锌纳米结构,它由大量的聚集的氧化锌纳米棒束组成;并对这种氧化锌纳米结构的结构和形貌进行了表征。以这种氧化锌纳米结构为敏感材料制成了气体传感器。通过元件对乙醇等气体的气敏特性的测试表明：当工作温度为250 ^oC,花状氧化锌纳米结构对于1000 ppm的乙醇气体的灵敏度为143.6,并具有高选择的特点。讨论了花状结构对于元件气敏性质的影响。     

A study of the design of ZnO thin film pressure sensors

This study takes the first step in designing ZnO thin film pressure sensors with high operating temperatures. To fabricate the pressure sensors, ZnO thin films are deposited on SiO₂/(100)Si substrates to obtain structures similar to those of silicon-on-insulator. The optimal deposition parameters used to deposit the thin films are a full width at half maximum (FWHM) of 0.269, a c-axis-oriented structure near 100% and an average grain size of 321 Å. Here, to simplify the ZnO thin film pressure sensor system, a new parameter, the ZnO resistance, which changes with the change of pressure, is analysed. ZnO thin film fabricated under the optimal conditions can work as a pressure sensor and its response value, which is proportional to pressure, is greater than 8mΩ/psi. The relative pressure can be obtained from the difference between the response value before applying pressure and after. Further, a special characteristic of these ZnO pressure sensors is that the pressure can be read even during gas inlet.     

Low‐Temperature Growth of SnO2 Nanorod Arrays and Tunable n–p–n Sensing Response of a ZnO/SnO2 Heterojunction for Exclusive Hydrogen Sensors

Uniform SnO₂ nanorod arrays have been deposited at low temperature by plasma‐enhanced chemical vapor deposition (PECVD). ZnO surface modification is used to improve the selectivity of the SnO₂ nanorod sensor to H₂ gas. The ZnO‐modified SnO₂ nanorod sensor shows a normal n‐type response to 100 ppm CO, NH₃, and CH₄ reducing gas whereas it exhibits concentration‐dependent n–p–n transitions for its sensing response to H₂ gas. This abnormal sensing behavior can be explained by the formation of n‐ZnO/p‐Zn‐O‐Sn/n‐SnO₂ heterojunction structures. The gas sensors can be used in highly selective H₂ sensing and this study also opens up a general approach for tailoring the selectivity of gas sensors by surface modification.     

纳米ZnO基掺杂气敏元件阵列的制备与特性

以金属蒸气氧化法制备的纯纳米ZnO为气敏原料,通过丝网印刷技术在Al2O3基片上制得纯ZnO和掺杂ZnO的气敏元件阵列。结果表明,元件阵列具有低的功耗,纯ZnO气敏元件阵列在350~400℃对橙汁、可乐、酒精和汽油有较高的敏感性,灵敏度分别为2.9,2.9,53.5和43.4。通过Bi2O3+Cu2O的掺杂,可以降低纯ZnO的电导,并进一步提高气敏元件在250~350℃温度区间对汽油的敏感性。并对其气敏机理进行了探讨。     

微球状ZnO纳米粉体的制备与气敏性能研究

以Zn(CH3COO)2·2H2O为原料,无表面活性剂存在时,利用水热法合成了微球状ZnO纳米粉体。采用XRD,SEM和TEM等测试手段,对其物相、结构进行了表征。结果表明:此粉体为六方晶系的ZnO,结晶良好,直径小于4μm。利用该粉体制成气敏元件,并用静态配气法测试了元件的气敏性能。研究发现:元件在180℃工作温度下,对体积分数为50×10–6的丙酮和乙醇气体的灵敏度分别达到5.9和8.6。     

固相法制备ZnO纳米粉及其气敏性能研究

以六水合硝酸锌和碳酸氢铵为原料,采用室温固相法制备前驱体碱式碳酸锌,然后在马弗炉中于600℃煅烧,得到ZnO纳米粉体。用XRD,TEM对其形貌、结构进行了表征。结果表明:所制备的ZnO结晶良好,其粒径为20~50 nm。用其制成气敏元件,并用静态配气法测试其气敏性能,发现在工作温度为290℃左右,该气敏元件对体积分数为0.001%的Cl2的灵敏度高达288。     

Highly sensitive and selective ethanol sensors based on flower-like ZnO nanorods

A simple and easy hydrothermal process has been employed to synthesize flower-like ZnO products consisting of numerous orderly oriented and bundled nanorods.The structure and morphology of the novel ZnO structure are characterized in detail.The flower-like ZnO-nanorod-based gas sensors are investigated for their ethanoi-sensing properties,and the results reveal that the sensors exhibit a high response of 143.6 to 1000 ppm ethanol and good selectivity at the optimal operating temperature of 250℃.The effect of the flower-like morphology on the response of the gas sensors to ethanol is also investigated.     

Semiconducting ZnO Nanofibers as Gas Sensors and Gas Response Improvement by SnO2 Coating

ZnO nanofibers were electro‐spun from a solution containing poly 4‐vinyl phenol and Zn acetate dihydrate. The calcination process of the ZnO/PVP composite nanofibers brought forth a random network of polycrystalline würtzite ZnO nanofibers of 30 nm to 70 nm in diameter. The electrical properties of the ZnO nanofibers were governed by the grain boundaries. To investigate possible applications of the ZnO nanofibers, their CO and NO₂ gas sensing responses are demonstrated. In particular, the SnO2‐deposited ZnO nanofibers exhibit a remarkable gas sensing response to NO2 gas as low as 400 ppb. Oxide nanofibers emerge as a new proposition for oxide‐based gas sensors.     

Electrospun Polyaniline Fibers as Highly Sensitive Room Temperature Chemiresistive Sensors for Ammonia and Nitrogen Dioxide Gases

Electrospun polyaniline (PAni) fibers doped with different levels of (+)‐camphor‐10‐sulfonic acid (HCSA) are fabricated and evaluated as chemiresistive gas sensors. The experimental results, based on both sensitivity and response time, show that doped PAni fibers are excellent ammonia sensors and that undoped PAni fibers are excellent nitrogen dioxide sensors. The fibers exhibit changes in measured resistances up to 60‐fold for ammonia sensing, and more than five orders of magnitude for nitrogen dioxide sensing, with characteristic response times on the order of one minute in both cases. A time‐dependent reaction‐diffusion model is used to extract physical parameters from fitting experimental sensor data. The model is then used to illustrate the selection of optimal material design parameters for gas sensing by nanofibers.     

Al掺杂ZnO厚膜的sol-gel法制备及其气敏性能研究

以硝酸锌、硝酸铝和氢氧化钠为原料,采用sol-gel法制备铝掺杂的纳米氧化锌厚膜(样品),并利用XRD和SEM对其微观结构进行了表征。研究了铝掺杂量和退火温度对ZnO厚膜的气敏性能的影响。结果表明:700℃退火、掺w(Al)为2.9%的样品对体积分数为4.0×10–1的丙酮有很好的选择性,最大灵敏度达到7 779左右,最佳工作温度约为162℃,响应、恢复时间均为1 s,最后讨论了铝掺杂纳米氧化锌的气敏机理。