fe_2o_3基一维复合纳米材料的制备及其器件性能研究

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1、分类号：TP212单位代码：10183研究生学号：2013322086密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）Fe2O3基一维复合纳米材料的制备及其器件性能研究ThepreparationsofFe2O3-basednanomaterialsandtheirsensors’propertiesresearches作者姓名：苏畅专业：无线电物理研究方向：纳米材料的制备及传感器研究指导教师：刘丽教授培养单位：吉林大学物理学院2016年4月Fe2O3基一维复合纳米材料的制备及其器件性能研究ThepreparationsofFe2O3-basednanomater

2、ialsandtheirsensors’propertiesresearches作者姓名：苏畅专业名称：无线电物理指导教师：刘丽教授学位类别：理学硕士答辩日期：2016年6月7日未经本论文作者的书面授枚，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕ｉ学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文

3、中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名；曰期；方＾月〇／仁年７曰摘要摘要Fe2O3基一维复合纳米材料的制备及其器件性能研究近几年，随着中国工业的飞速发展，环境污染问题越来越受到人们的关注。监控检测室内外易燃易爆有毒气体在人们的日常生产生活中起着重要的作用。因此研究和开发监控检测这些有害气体的传感器成为热门课题，而气体传感器的核心之一部分是气敏材料，气敏材料的种类和结构对气体

4、传感器的性能有着至关重要的影响。当前，随着纳米材料的发展，低维、多孔的纳米气敏材料成为人们研究的一个重要方向。研究表明，多孔一维纳米材料具有较高的比表面积，电子有向传导等优点，这些优点对材料的灵敏度有着巨大影响。Fe2O3是一种常见的、廉价的、具有良好的物理化学性质的半导体材料，其在电池、催化剂、光电解、磁存储以及气体传感器等领域有着广泛的应用。尤其近几年，Fe2O3已经被用作气敏材料来检测多种气体。然而，纯的Fe2O3材料的气敏性能较差，并不能满足人们的要求。所以研究者通常将Fe2O3低维化、造孔和掺杂其他元素来提高其气敏性能。本文利用静电纺丝的实验方法合

5、成一维Fe2O3半导体纳米材料。通过调控前驱溶液中各个材料的比例和掺杂其他材料来获得具有良好气敏性能的不同形貌和掺杂的一维纳米半导体Fe2O3气敏材料,进而制作性能优异的气体传感器件。具体内容如下：1.用静电纺丝法制备直径约90nm的纯的和掺杂不同比例Sm的一维纳米管形貌的半导体Fe2O3材料，并基于该材料制作气体传感器，研究了它们的气敏性能。研究表明掺杂Sm显著地提高了纯的纳米管Fe2O3材料对丙酮气体的灵敏度。在最佳工作温度240℃下，掺杂3wt%Sm的纳米管Fe2O3材料对50ppm的丙酮气体的灵敏度为33，是纯的纳米Fe2O3材料的13倍。并且掺杂3

6、wt%Sm的Fe2O3纳米管传感器对丙酮具有较低的检测极限，为500ppb，相对应的灵敏度为2.3。此外，掺杂3wt%Sm的Fe2O3纳米管传感器具有良好的选择性和长期稳定性。2.通过静电纺丝法制备直径约80nm的纯的和掺杂Nd的一维纳米多孔管形貌的半导体Fe2O3材料，并制作基于它们的传感器件，对其气敏性能进行了测试。摘要结果表明掺杂Nd的纳米多孔管Fe2O3传感器对丙酮气体具有超高的灵敏度。在最佳工作温度240℃下，其对50ppm丙酮气体的灵敏度达到44，是纯的一维纳米管Fe2O3传感器的17倍。并且该传感器还具有优异的选择性和长期稳定性。3.通过静电纺

7、丝法制备了纯的以及掺杂Al2O3的一维纳米管半导体Fe2O3材料，制作了基于它们的传感器，并对传感器的气敏性能进行了检测。结果显示纯的纳米管Fe2O3材料对乙醇气体的气敏性能由于Al2O3的掺入有了极大的提高。在240℃的最佳工作温度下，掺杂Al2O3的一维纳米管Fe2O3传感器对50ppm的乙醇的灵敏度为41.8，并且在最低检测浓度300ppb时的灵敏度为2。相对应的纯的纳米管Fe2O3传感器的灵敏度为4。此外，掺杂Al2O3的纳米管Fe2O3传感器具有良好的选择性和长期稳定性。4.通过静电纺丝法合成了纯的和掺杂Pr的一维纳米管形貌的半导体Fe2O3材料，

8、制作了基于它们的气体传感器，并研究其气敏性能。结果显