Au@SnO2核/壳纳米颗粒薄膜的制备及其气敏性能的研究

论文摘要

近年来,功能金属氧化物由于其特殊的物理性能引起了研究者越来越多的关注,SnO2就是其中最关键性的材料之一。SnO2是一种n型宽带隙氧化物半导体,其禁带宽度Eg=3.6eV（300 K）,在染料敏化太阳能电池、锂电池、透明传导电极和气敏传感器等方面已得到广泛应用。在气敏传感器中, SnO2由于对许多不同的气体有高的灵敏度和化学稳定性,因此已经成为最重要的气敏材料之一。而且纳米结构的半导体SnO2,具有大的比表面积、高的表面活性,能显著提高其气敏性能。因此利用纳米技术改进气敏传感器的性能已成为新型气敏传感器发展的主导方向之一;另一方面,选择适当的添加剂能明显提高材料的气敏性能和传感器的选择性。本文中,采用在预先的制备Au纳米粒子的胶体溶液中还原Sn2+合成AuSn纳米粒子,然后在氧氛围中阶段性升温氧化的方法获得由Au@SnO2核/壳纳米粒子组成的薄膜。利用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等表征手段对样品的形貌、结构和成份进行表征和研究,并在此基础上讨论了影响Au@SnO2纳米粒子粒径的因素,研究表明随着Au和Sn的化学计量比的降低,制备出的核壳纳米粒子的粒径是增加的。通过研究Au@SnO2核/壳纳米颗粒薄膜对还原性气体（乙醇）和氧化性性气体（氧气）气敏性能,初步探讨了Au的添加对SnO2半导体气敏性能的影响。通过气敏检测发现,同纯的SnO2材料相比,Au@SnO2核/壳纳米颗粒薄膜提高了对氧化性（氧气）气体的灵敏度,降低对还原性气体（乙醇）的灵敏度。通过对其气敏机理分析,认为出现这种气敏性能的主要原因是Au和SnO2接触后对半导体能带结构的改变所形成的肖托基结和电子的隧道效应引起的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 2 薄膜的性质'>1.1 SnO₂薄膜的性质
• 2 薄膜制备技术'>1.2 SnO₂薄膜制备技术
• 2 气敏传感器的研究'>1.3 SnO₂气敏传感器的研究
• 2 为基体气敏材料的研究'>1.4 以SnO₂为基体气敏材料的研究
• 1.5 本文的研究意义及内容
• 2纳米粒子的制备'>2 Au@SnO₂纳米粒子的制备
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.3 实验结果与分析
• 2.4 本章小结
• 2核/壳纳米气敏薄膜的制备及气敏性能的研究'>3 Au@SnO₂核/壳纳米气敏薄膜的制备及气敏性能的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.3 实验结果与分析
• 2 纳米颗粒薄膜气敏机理的探测'>3.4 Au@SnO₂纳米颗粒薄膜气敏机理的探测
• 3.5 本章小结
• 4 全文总结与展望
• 4.1 结论
• 4.2 本论文创新点
• 4.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表的论文