不同形貌纳米ZnO的制备及气敏性研究

论文摘要

本论文采用溶剂热和水热合成技术制备了菜花状、棒状和六棱柱状ZnO纳米粉体,研究了反应条件(反应时间、反应温度、碱、锌盐和溶剂等)对产物形貌的影响。将粉体制成厚膜型旁热式气敏元件,测试了元件对甲醇、乙醇、正丙醇、丙酮、苯和甲苯等气体的气敏性质,讨论了影响材料气敏性能的因素。(1)XRD测试结果表明:三种形貌ZnO均属于六方晶系的纤锌矿结构。XPS测试发现三种形貌ZnO表面存在大量吸附氧,其中菜花状ZnO纳米粉体表面吸附氧百分比最大,而六棱柱状氧化锌粉体表面吸附氧百分比最小。(2)气敏性测试结果表明:三种形貌ZnO都对甲醇、乙醇、正丙醇、丙酮等气体具有较高的灵敏度,特别是对正丙醇和丙酮有较好的选择性和低的检测极限。按着六棱柱状氧化锌、棒状氧化锌和菜花状氧化锌的顺序,灵敏度依次升高。另外,三种形貌ZnO都出现了最佳加热电压,这可能与材料表面存在的吸附氧的种类和数量有关。(3)分别从粒子的比表面积大小和表面吸附氧的含量两个方面讨论了影响材料气敏性的因素,对于纳米ZnO材料来说,粒子比表面积越大,材料的吸附能力就越强,灵敏度越大。表面吸附氧的含量与其气敏性能之间存在一定的联系,即表面吸附氧越多,材料的气敏性越好。

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Abstract

第1章文献综述

1.1 纳米材料简介

1.2 纳米氧化锌的研究现状

1.2.1 纳米氧化锌的制备方法

1.2.2 纳米氧化锌的应用研究进展

1.3 不同形貌纳米氧化锌的制备方法

1.3.1 零维纳米氧化锌的制备

1.3.2 一维纳米氧化锌的制备

1.3.3 二维纳米氧化锌的制备

1.3.4 三维纳米氧化锌的制备

1.4 不同形貌纳米氧化锌气敏性能的研究进展

1.4.1 氧化锌气敏材料的研究概况

1.4.2 不同形貌纳米氧化锌气敏元件的研究进展

1.5 选题依据

第2章实验部分

2.1 主要试剂和仪器

2.1.1 实验主要原材料

2.1.2 实验设备与测试仪器

2.2 不同形貌纳米氧化锌粉体的制备

2.2.1 菜花状纳米氧化锌粉体的制备

2.2.2 棒状纳米氧化锌粉体的制备

2.2.3 六棱柱状纳米氧化锌粉体的制备

2.3 主要采用的表征方法

2.3.1 粉体的物相分析

2.3.2 粉体的形貌分析

2.3.3 粉体的红外光谱分析

2.3.4 粉体的x 射线光电子能谱分析

2.3.5 粉体的比表面积测定

2.4 气敏元件的制备及气敏性能测试

第3章菜花状纳米氧化锌的制备及气敏性能研究

3.1 菜花状纳米氧化锌粉体的制备

3.1.1 反应时间对菜花状纳米氧化锌形貌的影响

3.1.2 反应温度对菜花状纳米氧化锌形貌的影响

3.1.3 碱对菜花状纳米氧化锌形貌的影响

3.1.4 溶剂对菜花状纳米氧化锌氧化锌形貌的影响

3.2 菜花状纳米氧化锌的性质与气敏性能

3.2.1 氧化锌粉体的物相分析

3.2.2 氧化锌粉体的形貌与比表面积分析

3.2.3 氧化锌粉体的红外光谱分析

3.2.4 氧化锌粉体的X-射线光电子能谱分析

3.2.5 氧化锌厚膜的气敏性能

3.3 本章小结

第4章棒状纳米氧化锌的制备及气敏性能研究

4.1 棒状纳米氧化锌粉体的制备

4.1.1 反应时间对棒状纳米氧化锌形貌的影响

4.1.2 反应温度对棒状纳米氧化锌形貌的影响

4.1.3 碱对棒状纳米氧化锌形貌的影响

4.1.4 锌盐对棒状纳米氧化锌形貌的影响

4.2 棒状纳米氧化锌的性质与气敏性能

4.2.1 氧化锌粉体的物相分析

4.2.2 氧化锌粉体的形貌与比表面积分析

4.2.3 氧化锌粉体的红外光谱分析

4.2.4 氧化锌粉体的X-射线光电子能谱分析

4.2.5 氧化锌厚膜的气敏性能

4.3 本章小结

第5章六棱柱状纳米氧化锌的制备及气敏性能研究

5.1 六棱柱状纳米氧化锌粉体的制备

5.1.1 反应时间对六棱柱状纳米氧化锌形貌的影响

5.1.2 反应温度对六棱柱状纳米氧化锌形貌的影响

5.1.3 碱对六棱柱状纳米氧化锌形貌的影响

5.1.4 锌盐对六棱柱状纳米氧化锌形貌的影响

5.2 六棱柱状纳米氧化锌的性质与气敏性能

5.2.1 氧化锌粉体的物相分析

5.2.2 氧化锌粉体的形貌与比表面积分析

5.2.3 氧化锌粉体的红外光谱分析

5.2.4 氧化锌粉体的X-射线光电子能谱分析

5.2.5 氧化锌厚膜的气敏性能

5.3 影响氧化锌气敏性的因素分析

5.3.1 粒子比表面积的影响

5.3.2 表面吸附氧的数量的影响

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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