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.     

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。     

氨水对纳米氧化锌的影响

以六水硝酸锌为锌源,氨水为沉淀剂,聚乙二醇为分散剂,直接制备了纳米氧化锌.利用X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对纳米氧化锌的晶体结构、尺寸和形貌进行了表征.结果表明,在氨水的质量分数为19％,温度为60℃的条件下合成的纳米氧化锌属于六方纤维矿单晶结构,呈棒状形貌,直径约为72nm,长径比约为8.5.讨论了氨水作用下纳米氧化锌的形成机理以及氨水浓度对产物形态和纳米氧化锌收率的影响.     

纳米多孔光波导漏模共振传感器的折射率灵敏度分析(英文)

在玻璃基片上射频溅射50 nm厚的金膜,然后利用TiO2胶体溶液在金膜表面制备了厚度约为320 nm的TiO2纳米多孔薄膜.以此双层膜为漏模光波导芯片,构建了基于Kretschmann结构的波长调制型光波导漏模共振(LMR)传感器.利用扫描电子显微镜(SEM)观测了TiO2纳米多孔薄膜的表面和横截面形貌.实验研究了在纳米多孔光波导中给定漏模的共振波长及折射率灵敏度与入射角的依赖关系.结果表明,随着入射角的增大,共振波长逐渐蓝移,折射率灵敏度随之下降.此外,与传统的表面等离子体共振(SPR)传感器进行了对比,结果表明在相同的共振波长下,纳米多孔光波导LMR传感器折射率灵敏度大于SPR传感器.     

外电场极化对纳米氧化锌结构性能的影响

提高气体选择性是半导体金属氧化物气敏材料研究的关键问题。本文采用微波法制备了纳米ZnO,进一步对其进行了外电场极化处理,研究极化效应对纳米氧化锌性能的影响规律及机制。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及拉曼光谱仪(Raman)对产物的结构、微观形貌、拉曼活性等进行了表征,测定了其在乙醇、丙酮气氛中的气敏特性。结果表明,外电场极化导致ZnO在438cm~(-1)处的拉曼特征峰强度明显降低。随着极化时间延长,纳米ZnO气敏元件在丙酮气体中的灵敏度逐渐升高,在乙醇气体中的灵敏度逐渐降低,外电场极化提高了纳米ZnO对乙醇和丙酮气体的选择性。     

掺锡氧化锌纳米阵列的制备及其结构和光学特性的研究

在旋涂法制成的种子层基底上,用水热法生长氧化锌纳米阵列(ZNAs)和掺锡氧化锌纳米阵列(ZNAs∶Sn)。为了研究掺锡对氧化锌纳米阵列透光性的影响,用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射谱和椭圆偏振仪(SE)对样品进行了表征,并结合等效介质模型(EMA)理论模拟样品光学常数,根据太阳能光谱AM1.5计算透过光的总功率。XRD分析表明纳米棒垂直于基底沿(002)晶向生长,SEM和椭圆偏振仪表明样品表面形貌良好,制得的纳米棒直径约300 nm,长度约1.6μm。透射谱表明ZNAs掺锡之后,在300~800nm波段透过率增大。根据AM1.5计算获得在样品厚度相同的情况下,掺杂5%的ZNAs∶Sn透过光总功率是ZNAs的1.6倍。     

纳米氧化锌掺杂液晶/聚合物膜的阻抗谱特性

本文研究了采用纳米氧化锌棒掺杂的聚合物分散液晶(PDLC)的电阻抗谱特性及其传感应用。利用聚合物分散液晶薄膜具有稳固结构、能抵御机械冲击、容易制备等特点,在材料中掺杂纳米氧化锌棒,通过电阻抗谱性质分析,实现对极性分子如乙醇气体的传感功能。通过对比实验,研究分析了薄膜在遇到乙醇分子时的复阻抗谱的变化,并建立了电化学等效电路,发现该薄膜能有效地实现对乙醇分子的传感功能。并进一步分析研究了该检测传感的灵敏度和响应时间等特性。结果表明,以纳米氧化锌棒掺杂PDLC薄膜有望作为检测乙醇等极性的气体传感器,具有高灵敏度、结构稳定、重复性高、易于制造等优点。     

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。     

退火温度对纳米TiO2薄膜的乙醇气敏特性的影响

采用直流磁控反应溅射法分别在Al2O3陶瓷管和Si(111)基片上制备纳米TiO2薄膜.首先将样品置于马孚炉中,分别在500℃、700℃和1100℃下进行3小时退火处理,然后利用XRD测定各退火条件下TiO2薄膜的晶粒尺寸和晶型,并对样品的气体敏感特性进行测试.实验结果表明:薄膜的结构、晶粒尺寸、晶相和气敏特性随着退火温度的不同而变化,经过500℃×3小时退火后的TiO2薄膜(锐钛矿相)对乙醇蒸汽的灵敏度最高,响应(恢复)时间为2-3s,并具有很好的选择性,其最佳工作温度为280℃左右.最后讨论了薄膜的乙醇气敏机理.     

Sb掺杂二氧化锡单片纳米带的气敏特性研究

利用热蒸发法制备了纯净的SnO2纳米带及Sb掺杂SnO2纳米带。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和气敏测试仪器对其结构和性能进行了表征和测试。结果表明纳米带表面光滑,厚度约为50nm。纯净SnO2纳米带为理想的单晶结构,掺杂Sb后并没有改变二氧化锡的晶体结构和晶胞参数。使用单根Sb掺杂和纯净的SnO2纳米带制作成传感器并进行气敏性能测试,结果显示:Sb掺杂SnO2纳米带对乙二醇和丙酮的最佳响应温度为180℃,在100×10-6浓度下对乙二醇和丙酮的气敏响应分别为10倍和1.2倍;对乙醇的最佳响应温度为200℃,响应为2.6倍。在最佳响应温度,随乙二醇浓度的增加器件气敏响应增强,其响应时间随乙二醇浓度的增加而缩短,在50×10-6及100×10-6时,其响应时间分别为15s和14s。     

水解锌制备Zn/ZnO纳米结构及其光学性能研究

利用滚压振动磨在干法室温条件下将金属锌制备成尺度约为3~5nm的锌量子点,并使产物与水蒸气在250℃进行化学反应,得到纳米氧化锌或纳米氧化锌与锌的混合物。分别利用能量发射谱仪(EDS)、透射电镜(TEM)对样品成分和形貌进行了表征。结果表明,250℃反应温度下得到的产物具有良好的分散性,其特征是棒状和片状结构共存,而且纳米棒具有显著的沿[011 1]晶向生长的趋势。室温下光致发光(PL)谱显示,在360nm和388nm处有双紫外发射峰,属于激子态发光,双紫外发射峰可能与掺杂能级有关;同时,在496nm处有蓝光发射峰,在515nm处有绿光发射峰,这两种发射属于表面缺陷态发光。对各种发光峰的发光机制进行了讨论。UV-Vis吸收光谱表明,产物在紫外区有很强的紫外吸收,吸收峰出现了蓝移现象,验证了Zn纳米量子点的掺杂形成掺杂能级,也与测得的可见光发射一致。     

纳米ZnO/Zn/CNT多孔复合结构的制备及其对亚甲基蓝的无光催化降解

以碳纳米管(CNTs)为基础材料,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为造孔剂,构筑多孔结构,并将水解反应所得的氧化锌/锌复合纳米颗粒附着在孔隙结构中,制得氧化锌/锌/碳纳米管多孔复合结构,氧化锌纳米棒直径约30~60nm,长径比可达40。对复合结构的微观结构及成分表征显示,制备ZnO/Zn/CNT多孔复合结构的过程中,无杂质生成,氧化锌晶体结构也没有发生变化。多孔复合结构对模拟污染物的暗室催化降解研究结果显示,复合结构催化降解亚甲基蓝时起主要作用的是ZnO纳米棒,在多孔结构中受力变形产生电子空穴对,在无光条件下降解有机污染物,且孔径越大、水流冲击力越强,对亚甲基蓝的催化降解效果越好。     

核壳结构α-Fe_2O_3的制备及其气敏性能的增强

采用水热法制备得到了核壳结构的α-Fe_2O_3,并研究了反应温度对产物形貌和结构的影响。使用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品进行了表征,发现反应温度对产物的最终形貌起到决定性作用。气敏性能研究结果表明样品对甲醛和乙醇的选择性良好;响应/恢复时间短;响应灵敏度高,在100×10-6乙醇气氛下核壳结构体的响应值约为体材料的6倍。     

醇-水体系无表面活性剂纳米ZnO的制备及表征

以乙酸锌为前驱物,乙醇、正丙醇和正丁醇为溶剂,不加入表面活性剂,通过改变反应体系中醇水体积比、pH值、前驱物浓度,在反应温度80℃、反应时间30 min的条件下,制备得到不同尺寸和形貌的纳米氧化锌粒子.通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射和紫外-可见吸收光谱等方法对纳米氧化锌进行了表征.结果表明:所合成的纳米氧化锌样品在350～365 nm范围内具有较为明显的吸收峰,减小醇水体积比、减弱溶剂极性、增加前驱物乙酸锌浓度,均可以导致纳米氧化锌粒子尺寸变大、团聚加重,前驱物溶液pH值的改变对纳米氧化锌的吸收峰影响不大.     

燃烧法合成花状、四针状氧化锌及其气敏性能研究

研究了以锌粉为原料,活性炭为催化剂,高温气相氧化反应制备花状、四针状和无定形氧化锌的合成条件及形貌.X射线衍射结果表明该晶体属六方晶系纤锌矿结构.扫描电镜研究结果表明活性炭催化剂用量、反应温度对产物氧化锌晶须的形态影响很大,对所有样品的气敏元件在浓度范围为5×10(-6)～2×10(-4)的甲醇、乙醇、丙酮和正丙醇气体...     

表面活性剂辅助微波法合成氧化锌纳米粉体

研究表面活性剂对微波辐照反应条件下合成氧化锌晶体的结构、形貌和紫外吸收性的影响,采用透射电子显微镜、X射线衍射、能量散射X射线光谱和紫外-可见吸收光谱对样品进行分析表征。结果表明:改变表面活性剂的种类可以制备出棒状、带状和多孔结构的氧化锌晶体;合成的氧化锌均为单晶,具有较强的紫外吸收特性和可见光透过性。     

氧化锡纳米线的制备及其乙醇气体敏感性能

采用热蒸发法成功制备氧化锡纳米线。用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对所制备纳米线的晶格结构和表面形貌进行表征。所制材料为金红石氧化锡单晶结构,纳米线直径为50~200nm,长度为5~15μm,符合气-液-固生长机制。以氧化锡为气敏材料,制备了旁热式结构气敏元件,测试该元件对浓度范围为25×10^-6 ~500×10^-6 的乙醇气体环境的敏感性能。结果表明,该元件的最佳工作温度约为260℃;在25×10^-6 和500×10^-6 的乙醇气体中,灵敏度分别为7.54和111.01,响应时间为2~20s,恢复时间为5~33s;在测试范围内灵敏度与气体浓度具有良好的线性关系;7天内重复测量误差在5%以内,稳定性较好。     

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。     

浸泡后多孔硅的结构及光致发光特性

用电化学腐蚀方法制备了多孔硅样品,在浸泡液中浸泡使其表层多孔层与样品分离,在样品表面形成了丰富的SiO2包裹纳米硅颗粒结构,研究了样品的光致发光(PL)特性.结果表明,与剥离前相比,表层多孔层剥离后PL谱的强度约有10倍的增幅,峰位主要在蓝紫光范围内.在300℃干氧中退火后,样品的发光强度下降为退火前的三分之一,随着退火温度的升高,发光强度有所增强.退火前后有不同的发光机理,退火前光激发主要在纳米硅内,然后在二氧化硅层中的发光中心辐射复合;退火后光激发和光辐射都发生在二氧化硅层中.