氧化物纳米材料的合成、结构与气敏特性研究

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1、摘要经过迦十多年的研究发展，传感器工作赣已基本解决7金属氧化物半尝体气体传黪器的灵敏度和选择性问题，使之在可燃气体、商毒有害气体的梭测和控制方面取褥了广泛地应用。但目裁枣售的拳导体气敏元件还存在选择性偏低、稳定性差的缺点，严重限制了这一具有巨大市场价值的产品的推广应用。本文选择发现最早、应髑广泛孵氧讫锌气敏材料霹功耗低、选撵性好的鬣拢铟气敏材料必研究对象，扶材料结构控制和气锻机理研究两方灏入手，系统地研究了氧化物气敏材料的制备、绩拣、组成与气敏憋能的关系，取褥了较好躲硬究镶果。其薅如下：1．用水热法、溶剂热法台成了结构均匀、分散性好的氧化锌纳米棒、纳

2、米线等一维纳米耪辩窝载纯镑鑫矮、耍微米辖，瘸XRD、ED、SEM、TEM、XPS等对这些材料的结构、组成和形貌进行了表征。通过考察添加剂、反应温度、时间等因素瓣会残誊孝辩结擒及形袋煞彩旗，绦窭了鬣纯锌臻涞榜、缡米线秘鑫矮静生长机溅。2+采罨纯擎淀淀法、擞羲滚法、越声辐射湃照．凝狡法、承蘩l法、溶蘩豢；法稍备了形状均匀、分散性好的球形、方块形、针形和棒璐氧化钢，用XRD、E1)、SEM、TEM、XPS、TG-DSC等襄征了食成氧健锱靛结构、组成程形貔；采焉溶怒蒸法一步合成了立方氧化铟纳米晶；通过考察表面溜性剂、助表面活性剂、反应原搴季及配魄等对氧纯铟绪

3、祷和形貌鼢影嫡，褥知濑酸存在是徽巍-溶裁燕浚制备魏稳态六方氧化锻纳米棒的关键因素。3。通过静态配气法测试了不两结构氧纯锌的气敏性能。等零维纳米颗粒耩眈，氧化镶纳米棒具有较高的气体灵敏度，氧化锌纳米线则具有较好的气敏稳定性；通过贵众属元素掺杂可殛著提高氧纯钵一维纳米材料的灵敏魔并改善其选择性，使之有可鼹应用予灏糖、酸化氢、激化气、乙醛、苯等气体的检测。4．每氧纯锌气敏材料相比，氧化锻具有更低的功耗或工作温度；稀土掺杂可明显改善氧化铟对漤精和汽浊的气体选择蛙，提衰簸亿铟对甲醛躲瑟敏度；根据襞化铟的魄阻-温度曲线、灵敏度一温度曲线、颗粒尺寸对氧化铟灵敏度的

4、影响等结果推燧裁化铟鲍气敏枫理隽表聪吸附戴按割墼，证学吸瓣氧戆毒在对襞纯锯慈空气中的阻值和检测气氛中的气体灵敏度起着关键的作用。5。通过气敏元搏表蘧分爨秘魄表甏测试分掇了氧臻锌一线续米耪拳婆灵敏发蹇手零上海大学博士学位论文一一氧化物纳米材料的合成、结构与气敏特性研究维纳米颗粒的原阂。指出一维纳米材料在高温处理制成气敏元件后能够保持自身形状形成大量气体遥邋，疑有较离可翻用砸积(有效袭薅积)可能是其灵敏度较高的原鞠。6．邋过徽鎏反黩器．气捆色谱联枧的方法测试了戴议锌慰灌糖、z‘酸、丁烷秘～氧化碳的气敏俄化性能。乙醇的催化氧化经历脱氢、脱水和深度氧化三个阶

5、段，脱氯和深度戴纯瓣溅耩的气敏睫应蠢荧献；己醛氧化昱舞强森酒糟豹气镶虢痰孛起奎疆作用，且灏耩、乙醛的催化转化帛越赢，气体灵敏度也越麓；氧化镑对髯丁烷没赛馔化溪撼，氧化锌对：肄了烷苓敏感；一戴化羰枣子逐暴性太强，主要岛窆气中的氧发生氧化述原反废，虽有转化，灵敏度搬誉裹。禹北还摄燃气体巍戴诬镑袭瑟戆缓诧氧亿凝应爨决定其气锻确癍鹣主簧嚣索。7。与氧化锌气敏材{ls}栏比，氧化锻慰我簿的催化氧化囊要是深度氧他，露裳接生戏：筏纯碳秘零，嚣魏缀难逶过羟嬲表甏酸碱整浚变乙簿戴纯路径来疆离竣降低戴化锾对厄醇豹灵敏度；裁拢铟对乙醇最瘫催住转纯率对度翡瀑凌在275℃，祗

6、予戴纯锌，该滋庭与戴仡铟最夫气体灵敏度静黯淼温发～致；氟纯镭对辩丁烧豹催纯潺馁摄低，气锩灵敏度也较低，度戳要怒提高裁能镏对异下烷的气俸瑟黢寝，必缀傻耀对异。r烷商高转纯率的催纯荆。8．攥趱避一步铡备擦形虢凳翡一、足寸可按翡筏纯物一维纳米材料，莽采溺徽辊械匀H工技术嗣成微型化气敏元件；研究掺杂对材料气敏健能的影响，并制备出裔安溺价值的气镀纛俘；瑷及深入磷究氧纯耪的气敏枫理，默材辩设计热液提高裁亿秘韵气敏性能等建本课题理论和应用研究中的主要努力方向。芙键淫；氧化锌；戴化镧；一缀纳米树辩；气体传感器；气敏规理；求热，溶裁热摘要AbstractSincega

7、ssealsorsbasedOBmetaloxidesemiconductorhadbeenstudiedin1962，researehershavebasicallyresolvedtheproblemsoflow辩戚蛐andpoorselectivityofg嬲∞nsors．Recently,gassensorshavebeenwidelyusedtodetectorcontrolinflammableandtoxicgases．However,thecommercialgassensorshavesomedisadvantagestooverc

8、ome，suchasthesensitivitynon-highenoughandshortagestabi