Pd掺杂ZnO纳米线的乙醇气敏特性研究.pdf

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1、24传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第4期Pd掺杂ZnO纳米线的乙醇气敏特性研究邓霄，高翻琴，孙永娇(1．太原理工大学信息工程学院微纳系统研究中心，山西太原0300242．太原理工大学物理与光电工程学院，山西太原030024)摘要：研究以贵金属Pd作为掺杂剂的ZnO纳米线敏感元件的乙醇气敏性能。采用水热法在叉指电极上直接制备出具有c轴取向的ZnO多晶纳米线。用SEM，XRD和EDS分析手段观测了材料的微观结构，并对其乙醇气敏性能进行了测试。实验结

2、果表明：对于体积分数为200×10的乙醇气体，Pd掺杂的ZnO纳米线在灵敏度(8．17)、工作温度(325℃)和响应恢复时间(15，8s)上优于纯的ZnO纳米线。最后，对Pd掺杂的气敏机理进行了讨论。关键词：ZnO纳米线；水热法；Pd掺杂；气体传感器；乙醇中图分类号：0484．4文献标识码：A文章编号：1000--9787(2014)04-0024-03ResearchonethanolgassensitivepropertiesofPd．dopedZnOnanowiresDENGXiao一。GAOFan—qin，SUN

3、Yong-jiao(1．Micro·NanoSystemResearchCenter，CollegeofInformationEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，China；2．CollegeofPhysicsandOptoelectronics．TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，China)Abstract：TheethanolgassensitiveelementpropertiesofZ

4、nOnanowiresdopedwithnoblemetalofPdareinvestigated．ThehydrothermalmethodisusedtopreparepolyerystallineZnOnanowireswithCaxisorientationoninterdigitalelectrodes．ThemicrostructureofnanowiresisanalyzedbySEM，XRD，andEDSmethod，meanwhile，ethanolgassensitivepropertiesofsen

5、sorsarealsoinvestigated．ExperimentalresultsindicatethatPd—dopedZnO(Pd—ZnO)nanowiresispriortopureZnOnanowiresonsensitivity(8．17)，operatingtemperature(325oC)，andresponseandrecoverytime(15，8s)forethanolgasvolumefraction200×10一。．Atlast，gassensitivemechanismofPd·doped

6、isdiscussed．Keywords：ZnOnanowires；hydrothermalmethod；Pd·doped；gassensor；ethanol0引言掺杂Pd，Pt，Ag金属元素可以有效解决上述问题J。基于半导体金属氧化物材料制造的气体传感器在探测金属的掺杂可以改变ZnO的能带结构、载流子浓度以及迁有毒和易燃易爆气体方面发挥着重要的作用。近年移速率，提高ZnO材料的气敏性能。贵金属f、

7、是一种很来，ZnO气敏材料由于具有较高的电子迁移率、良好的化学好的掺杂剂，对碳氢化合物在较低的温度下就具有较高的和热稳定性

8、等优点受到了越来越多的关注。研究人员发催化活性，同时还具有咐岛温、耐腐蚀等特点。虽然利现，ZnO材料的气敏性能与表面形貌有直接关系，材料的比用Pd敏化ZnO材料提高气敏性的工作已有报道，但是大表面积(或长径比)越大，对气体的吸附能力越强，所以，多数采用将敏感材料直接涂抹于电极表面的方法，该方法一维纳米结构的ZnO被广泛的研究。然而，由于ZnO的物无法精确控制薄膜的厚度，而且气敏材料在加热的条件下理和化学性质相对稳定，所以，本征ZnO气敏材料的工作容易从电极表面脱落。因此，本文利用水热法直接在叉指温度一般都在400oC以上

9、，这一问题阻碍了ZnO气敏材电极上生长ZnO纳米线阵列，希望通过P({掺杂使气敏元料的发展。件的性能得到提高。收稿日期：2014-01-22基金项目：国家自然科学基金资助项目(51205273)；山西省青年科学基金资助项目(20130210172)；山西省高等学校科技创新基金资助项目(20120007)；太原理工大学