惰性薄层修饰的zno纳米棒阵列的制备及其对h_2s的气敏性能

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1、４１００６０－中图分类号０６义４论文编号１６０１２７学科分类号４３０．４５２０密级？＊考嗦乂净ＴＩＡＮＪＩＴＩＮＵＮＩＶＥＲＳＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ＼ｗｎ＾．￡７／石学位蜂车琴丰ＭｉａｉａｉＳｉｉｉｌ３ｉｌｉｆｉｌＳｌｇＦ惰性薄层修饰的ＺｎＯ纳米棒阵列的制备及其对ＨｓＳ的气敏性能Ｐｒｅ－一ａｒａｔｉｏｎｏｆｉｎａｃｔｉｖｅｔｈｉｎｆｉｌｍ中ｐ‘；ＶＳｍｏｄｉｆｉｅｄＺｎＯｎａｎｏｒｏｄａｒｒａｙｓａｎｄｔｈｅｉｎ＾＂ＴＳｓｅ醒ｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉ苗ｉｆｌｆｃ＾ｆｌｌ

2、ｌｌｌｊＩ■＾ｆｌｌＩｌｌｉＭｉｉＩｒ材料科学与工程团ＩＭ材料物理与化学■里路晓丹袁志好教授齐高缀博±天津理工大学研究生院二〇－六年Ｈ月分类号：430.4520密级：天津理工大学研究生学位论文惰性薄层修饰的ZnO纳米棒阵列的制备及其对H2S的气敏性能（申请硕士学位）学科专业：材料物理与化学研究方向：功能纳米材料作者姓名：路晓丹指导教师：袁志好教授齐高璨博士2016年3月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreePreparatio

3、nofinactivethin-filmmodifiedZnOnanorodarraysandtheirH2SsensingpropertiesByXiaodanLuSupervisorZhihaoYuanMar.2016独准１巧京巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进巧的研究工作和取得的研巧成果，除了文中特别加标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大学或一其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学住冷文

4、作者签名：巧拓４＾签李日期；《年３月７口学隹备文狀牧使巧投权书本学位论文作者完全了解天津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学佐冷丈作者签名；导师签名签李日期；７＾／／年３月］日签李口期；ｗ《年＾月日ｙ摘要目前，环境问题日益突出，对环境中有毒有害气体的探测与监控越来越受到人们的重视。H2S，作

5、为环境质量的一种标志性监控对象，广泛存在于人们的生活和生产活动中。它是一种在较低浓度下便具有神经毒性、令人窒息的有毒有害气体。因此，开发和设计有效地检测环境中微量的H2S气体的器件与设备具有重要的科学与实践意义。氧化物半导体气敏器件由于其制备简便、小型化、便携化等特点受到广泛关注。然而，氧化物材料易于与酸性H2S气体发生反应而失敏的问题严重影响了氧化物半导体气敏器件在H2S气体检测中的应用。为了克服这一应用缺陷，本文提出一种在氧化物纳米材料表面修饰一层超薄惰性保护薄膜的设计思路。该层薄膜通过阻止H2S气体分子通过而允许电子穿过的特点使得氧化物纳米材料实现对H2

6、S气体的有效检测。以ZnO纳米棒材料作为研究对象，利用溶液水解法在其表面制备了SiO2保护薄膜。研究了薄膜厚度对样品H2S气敏性能的影响。结果表明，表面SiO2保护薄膜的厚度在1~3nm范围时，ZnO@SiO2复合结构在室温条件下可以对H2S气体实现可重复性检测。当SiO2膜厚为1.1nm时，样品对1ppmH2S的灵敏度可达11.2，且对100ppb的H2S的灵敏度也可达2.63。所制备气敏元件在25℃~300℃工作温度范围仍能保证良好的结构稳定性和气敏性能。利用XRD、SEM、TEM、EDS等检测手段对样品进行了深入的表征分析，探究了ZnO@SiO2复合结构

7、对H2S气敏响应的机理。将ZnO表面保护膜材料推广到有机物体系，合成ZnO@PVP复合结构。研究了PVP溶液的浓度和反应时间对ZnO纳米棒基气敏元件对H2S气敏性能的影响。结果表明，经1mmol/LPVP溶液浸泡3h所得样品对H2S的气敏探测表现出良好的重复和稳定性，对1ppmH2S的灵敏度稳定可以达到5.5。以上结果实现了本研究工作所提出的设计思路，所得器件在对低浓度的H2S气体的检测方面表现出了巨大的应用前景。关键词：ZnO纳米材料表面修饰ZnO@SiO2复合结构ZnO@PVP复合结构H2S气敏性能AbstractDetectionandmonitorin

8、goftoxicgasesinairh