新型Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒的制备及气敏性能研究

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1、国内图书分类号：TB321密级：公开国际图书分类号：546.1西南交通大学研究生学位论文新型Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒的制备及气敏性能研究年级二〇一五姓名王清钢申请学位级别工程硕士专业生物医学工程指导老师曹宝宝副教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:TB321UniversalDecimalClassification:546.1SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisNOVALZn-Sn-OSUPERLATTICENANOPARTICLES:S

2、YNTHESISANDGASSENSINGPROPERTIESGrade:2015Candidate:QinggangWangAcademicDegreeAppliedfor:MasterEngineeringDegreeSpeciality:BiomedicalengineeringSupervisor:Assoc.Prof.BaobaoCaoMay.2018本论文得到以下项目资助国家自然科学基金青年科学基金（11404246）新型SnO2(ZnO:Sn)m超晶格纳米线可控生长及发光与热电性能研究西南交通大

3、学硕士研究生学位论文第I页摘要随着科学技术的快速发展，低维金属氧化物半导体在纳米光电子器件中有很大的应用前景。近年来，新型超晶格纳米材料的设计、合成、表征以及性能研究引起大家广泛的关注。本论文基于反应扩散合成出Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒，以Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒为研究对象，针对高纯、可控合成、精细表征及气敏性能等几个方面进行了相应的研究：（1）在氧化锌纳米颗粒表面涂覆一层Zn-Sn-O前驱体，在非真空环境氛围中经过退火处理合成Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒。相同退火时间条件下，700℃、800℃和900

4、℃退火温度下可以得到三种不同状态Zn-Sn-O纳米颗粒。三组材料都含有超晶格层状结构，随着退火温度的升高，Zn-Sn-O前驱体包裹层厚度减小，在900℃时，Zn-Sn-O前驱体消失。（2）利用多种先进分析表征技术对Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒的结构和物性进行精细表征。通过球差透射电子显微镜观察到Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒中的Sn-O层。通过拉曼测试发现Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒两个新的振动峰，分别位于549cm-1和673cm-1。光致发光实验显示Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒具有391-489nm的宽谱发

5、光特性。紫外漫反射测试发现Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒相较于纯ZnO纳米颗粒吸收波长发生红移。（3）基于Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒制作气体传感器，对气敏特性测试。经测试发现该传感器的最佳工作温度为400℃。与ZnO同源结构和其他类型的金属氧化物纳米复合材料相比，Zn-Sn-O超晶格纳米颗粒对H2S有着很好的选择性和极高的灵敏度，最低检测浓度可以达到5ppb。关键词：Zn-Sn-O超晶格纳米结构；可控制备；气敏性能西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththerapiddevelopme

6、ntofscienceandtechnology,low-dimensionalmetaloxidesemiconductorshavegreatapplicationprospectsinnano-optoelectronicdevices.Inrecentyears,thedesign,synthesis,characterizationandperformanceofnewsuperlatticenanomaterialshaveattractedwidespreadattention.Inthispa

7、per,Zn-Sn-Osuperlatticenanoparticlesaresynthesizedviaareactivediffusionprocess.Theresearchfocusesonhigh-purityZn-Sn-Osuperlatticenanoparticles,Controlledsynthesis,finecharacterization,gassensitivity.(1)Thispaperdemonstratesforthefirsttime,toourknowledge,ano

8、n-vacuumrouteforthesynthesisofZn-Sn-OsuperlatticenanoparticlesbyannealingZnOnanoparticlescoveredwithsolution-basedZn-Sn-Oprecursor.Threedifferentannealingtemperatures700℃,800℃and900℃couldleadtodifferen