Al_2O_3掺杂ZnO微米花对丙酮超高灵敏度和优异选择性

利用水热合成技术,成功制备具有孔道的纯ZnO微米花和Al_2O_3掺杂的ZnO(Al_2O_3-ZnO)微米花。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)对样品的形貌和结构进行表征。利用所得的纯ZnO和Al_2O_3-ZnO样品制备气敏元件,并对其气敏特性进行研究。结果表明:在工作温度为260℃时,基于Al_2O_3-ZnO的气敏元件对100×10~(-6)的丙酮气体的灵敏度约为82.8,约为同条件下基于纯ZnO的气敏元件对丙酮气体灵敏度(18.0)的4.6倍,其响应时间和恢复时间分别为3s和8s,是同条件下干扰气体中灵敏度最高的乙醇气体的灵敏度(26.2)的3.16倍,该元件具有优异的选择性,能成功区分具有相似性质的丙酮和乙醇。此外,Al_2O_3-ZnO器件可检测到0.25×10-6的丙酮气体,其灵敏度约为3.1。     

Cu2+掺杂ZnO纳米棒的制备及气敏性能研究

通过溶剂热法(无水乙醇)制备了Cu2+(0～6mol%)掺杂ZnO纳米棒粉体,采用X射线衍射仪和扫描电镜对掺杂ZnO纳米粉体的晶体结构和微观形貌进行了表征.研究了Cu2+掺杂比例、溶剂热反应温度及时间对材料气敏性能的影响;考察ZnO(120℃,10h)和3mol%Cu2+掺杂ZnO(120℃,10h)粉体对应元件对甲醛、乙酸、甲苯、乙醇、丙酮、三甲胺等六种气体的气敏性能.结果表明:通过溶剂热法制备的ZnO粉体为纳米棒状结构,棒长度和直径随Cu2+掺杂比例不同发生变化;3mol%Cu2+掺杂ZnO(120℃,10h)样品对应元件对低浓度乙醇有很好的选择性,在395℃工作温度下对1×10–3乙醇的灵敏度为380.5,响应和脱附时间分别为5 s和40 s,对1×10–6乙醇的灵敏度可达4.2.     

Pd掺杂纳米ZnO的燃烧法制备及性能研究

以酒石酸为燃料,硝酸锌为氧化剂,采用溶液燃烧法制备了Pd(0~7%(原子分数))掺杂纳米Zn O。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对产物了进行表征,重点讨论了掺杂对Zn O气敏性能的影响。结果表明,在330℃测试条件下,纯Zn O和7%(原子分数)Pd掺杂Zn O气敏元件对体积分数为5.0×10-5的乙醇气体灵敏度分别为21.4和11.2;元件对5.0×10-5丙酮气体的灵敏度分别为2.0和8.8。Pd掺杂显著提高了元件对乙醇和丙酮气体的选择性。     

掺多壁碳纳米管的ZnO对乙醇的气敏性能

采用化学气相沉积法制备了多壁碳纳米管(MWNTs),并向ZnO粉体中掺入不同比例的MWNTs,利用扫描电子显微镜(SEM)对合成物进行了表征,以该合成物为敏感材料制成了旁热式结构的气体传感器,通过元件对乙醇气敏特性的测试表明,MWNTs的掺杂显著地提高了ZnO气敏材料对乙醇气体的灵敏度,当乙醇气体浓度为5.0×10-5时,元件的灵敏度为46,响应恢复时间分别为4和20s,并测试了传感器对于常见干扰气体的灵敏度,表明器件具有良好的选择性。     

掺杂Fe2 O3对ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器性能的影响

以ZnO纳米粉(平均粒径30 nm)和Fe2O3,纳米粉(平均粒径90 nm)为原料,利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺,制备了纯ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器和掺杂Fe2O3(掺杂量为1wt%,2wt%和5wt%)的ZnO厚膜气敏传感器.分别测试了这四种厚膜气敏传感器的本征电阻(传感器在空气中的电阻值)及其对乙醇,汽油,丙酮,对二甲苯,氢气,甲烷和CO敏感特性.结果表明:当工作温度在较低时,Fe2O13,的掺杂可明显降低ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器的本征电阻,并提高其工作稳定性,而适量Fe2O3的掺杂可以提高ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器对乙醇蒸气和汽油的灵敏度.结合对传感器厚膜的显微结构分析结果,我们对出现上述差异的原因进行了初步讨论.     

ZnO纳米棒的制备与气敏性能的研究

以Zn(NO3)2·6H2O和NaOH为原料,CTAB为表面活性剂,通过微波辅助液相反应过程在低温下成功地制备了ZnO纳米棒.X射线衍射谱和扫描电镜结果表明,产物是六方纤锌矿结构ZnO纳米棒,长度为5～30μm,直径为0.1～1μm.气敏性能测试表明,所制备的ZnO纳米棒对H2S气体具有较好的选择性,但灵敏度不高.对ZnO纳米棒进行In掺杂后,对H2S气体的灵敏度和选择性大幅提高,在工作温度为332℃时,对体积分数为50X10-5的H2S灵敏度为29.217,说明In掺杂的ZnO纳米棒是有潜力的探测H2S气体的气敏传感器材料.     

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。     

ZnO纳米线CO气敏性能与气体浓度的关系研究

以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线和掺杂Ni、Al的ZnO纳米线为气敏基料,以蒸馏水调和制备成旁热式气敏元件,用静态配气法对一系列浓度的一氧化碳气体进行了气敏性能的测试。结果表明掺杂的纳米ZnO元件与纯的纳米ZnO元件相比对CO气体的灵敏度更高,三种元件的灵敏度与所测气体浓度均呈现先上升后下降的变化趋势,且在同一浓度下出现最高值。     

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。     

氧化锌掺杂铝纳米片的制备及其气敏性能研究

采用水热法,以油酸为形貌控制剂,硝酸铝为铝源,制备了氧化锌掺杂铝纳米片,对其进行了XRD、SEM和EDS表征。考察了制备物对甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇、正丁醇、DMF等六种气体的气敏性能,并对其气敏机理进行了简要分析。结果表明,掺杂3%Al的ZnO样品晶粒尺寸变小,为带微孔的层状纳米片,EDS能谱表明样品含有Zn、O和Al元素。样品对正丁醇、丙酮的灵敏度较高,100ppm时分别为164和70,对丙酮的响应和恢复时间分别为7s和29s。     

Fe掺杂NiO纳米花状微球的制备及其气敏性能研究

采用水热法成功制备了Fe掺杂NiO纳米花状微球,研究了Fe掺杂量对微球结构、形貌和气敏性能的影响。气敏实验结果表明:Fe掺杂NiO纳米微球基气敏元件对丙酮的气敏性能较纯相NiO显著提高;当Fe掺杂量为0.03g时,气敏器件在工作温度为280℃,丙酮质量浓度为3.7×10~(-4) mg/L条件下,气体灵敏度为41.8,是相同条件下未掺杂NiO基气敏元件的12倍,该气敏元件在检测低浓度丙酮气体时也表现出优异的性能。     

ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器的制备和性质表征

以ZnO纳米粉(平均粒径30nm)为原料,利用水热热压方法制备了多孔的ZnO体块纳米固体,测试了以多孔纳米固体为原料制成的厚膜气敏传感器对挥发性有机化合物(VOCs)乙醇、丙酮、苯、甲苯和二甲苯蒸气的气敏特性,并与用ZnO纳米粉制备的厚膜传感器进行了比较.结果发现,与ZnO纳米粉相比,用ZnO多孔纳米固体制备的厚膜传感器在空气中的电阻大大减小,最佳敏感温度降低、响应时间和恢复时间大大缩短.通过综合分析ZnO纳米粉和ZnO多孔纳米固体的XRD、TEM及厚膜传感器的SEM测试结果研究了厚膜传感器气敏特性的差异.     

多孔Ag/ZnO的生物模板法合成及气敏性能研究

以油菜花粉为模板合成了Ag/ZnO纳米颗粒,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等手段对样品进行了结构形貌表征,并测试了其气敏性能。结果表明,所得产物为直径30~50nm左右的六方纤锌矿结构,Ag/ZnO纳米粒子在相对低的工作温度(270℃)下,对100×10~(-6)的丙酮气体的灵敏度达到了38.2(约为ZnO的10倍),其响应和恢复时间分别为3和36s。     

纳米CdS的配位沉淀合成及酒敏性能研究

用配位沉淀法在柠檬酸体系中合成了纳米CdS,用X-射线衍射（XRD）对产物进行物相分析,结果表明产物为立方闪锌矿结构,其粒径为25nm左右。将样品制成旁热式气敏元件进行测试,结果表明以CdS为基体的气敏元件在230℃时对0．005vol％乙醇气体的灵敏度高达45,对汽油、甲醇、丙酮等气体具有较好的选择性。     

纳米ZnO气敏元件对H2的测定研究

以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线以及Ag掺杂ZnO纳米线为气敏基料制备成旁热式气敏元件,用静态配气法对不同浓度的H2进行气敏性能测试。利用测试结果,绘制元件灵敏度与所测气体浓度的关系曲线,并对此曲线进行了线性拟合。结果表明,Ag掺杂纳米ZnO元件与纯纳米ZnO元件相比会明显提高对H2的灵敏度,两类元件的气敏性能与所测气体浓度呈现相同的变化规律。用拟合方程计算出的气体浓度值与实际检测值间吻合较好,误差小于10%。因此,可以利用这两类元件及其拟合直线对H2气体浓度进行测定。     

异质复合结构纳米纤维SnO2/ZnO的制备及其气敏特性研究

采用静电纺丝法制备了多级中空结构的SnO₂纳米纤维, 然后将SnO₂纳米纤维置于90℃乙酸锌溶液中, 恒温水浴条件下, 在SnO₂纳米纤维上生长了ZnO纳米球, 形成了异质结构的SnO₂/ZnO复合纳米纤维。分别通过XRD、SEM、EDX和XPS等表征手段对异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO材料的结构、形貌及元素含量进行了表征分析。异质结构的SnO₂/ZnO复合纳米纤维保持了SnO₂纳米纤维多级中空的纤维结构, SnO₂纳米纤维长度约为300 nm, 依附于SnO₂纤维表面的SnO₂纳米颗粒生长的ZnO纳米球直径为250~300 nm。采用静态气体测试系统对异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO气敏元件的气敏性能进行了测试。测试结果表明: 异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO气敏元件在最佳工作温度350℃下, 对(0.5~100)×10^-6丙酮具有优异的响应灵敏度、较好的选择性和长期稳定性。异质复合纳米纤维SnO₂/ZnO中存在于ZnO纳米球与SnO₂纳米颗粒间的N-N同型异质结导致复合材料晶界势垒高度的降低, 改善了电子与空穴的输运特性, 促使SnO₂/ZnO异质复合纳米纤维的吸附能力大大增强, 从而改善了SnO₂/ZnO元件的丙酮敏感特性。     

LaFeO_3纳米纤维的制备及其气敏特性研究

采用静电纺丝方法制备了LaFeO3纳米纤维,利用电子扫描显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)对其进行表征。所合成的LaFeO3纳米纤维材料作为敏感材料制作烧结型旁热式气敏元件,测试其气敏特性。结果表明,基于LaFeO3纳米纤维的气体传感器对于乙醇气体的最佳工作温度为200℃,对于浓度为500×10-6的乙醇气体,灵敏度为46,LaFeO3纳米纤维材料对乙醇具有快速的响应恢复速度。     

sol-gel法制备的SnO_2-TiO_2厚膜及其气敏特性研究

采用sol-gel法,以钛酸丁酯、四氯化锡为前驱体制备了不同掺杂量的Sn O2-Ti O2纳米粉末,样品经300,500,700和900℃退火后,利用浸渍提拉法,在Al2O3陶瓷管表面制备了Sn O2-Ti O2厚膜。通过XRD和SEM对制备的纳米粉末的物相、形貌进行表征,静态配气法对其气敏性能进行测试,并结合分子轨道理论探讨了气敏机理。实验结果表明,经700℃退火的4%(原子分数)掺杂的Sn O2-Ti O2气敏元件,对乙醇气体具有很好的选择性,在工作温度为63℃时,对乙醇气体的灵敏度可达1 903,响应-恢复时间分别为1和3 s,所制备的气敏元件有望用于乙醇气体的实用化检测。     

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。     

ZnO纳米棒的制备及其气敏性研究现状

ZnO是一种多功能金属氧化物半导体材料,由于ZnO纳米棒尺寸小,比表面积大,使得ZnO纳米棒制作成气体传感器,可以提高气敏传感器的灵敏度和响应速度,降低工作温度.综述了近年来ZnO纳米棒的制备方法,展望了其在气敏性方面的应用前景.