基于异质结的微纳米复合物气敏材料的合成及其性能研究

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环境有害气体如二氧化氮,三乙胺等无时无刻的在危害着人类健康与环境,而金属氧化物半导体基传感器具有成本低、稳定性好、可在线检测等优点被广泛应用于检测有害气体。但是单一金属氧化物半导体材料基传感器不能满足当今检测有害气体的需求,而很多文献表明了设计纳米结构和形成异质结可以明显地提高材料的气敏性能。因此,本文采用不同方法制备了具有异质结和微纳米结构的金属氧化物半导体及其复合物气敏材料来检测环境有害气体NO2和三乙胺,具体内容如下:  本文采用简易低成本的静电纺丝法合成了具有n-n异质结的SnO2-ZnO复合纳米纤维。然后使用SEM、TG、XRD、BET、XPS等多种表征去表征它的结构与性能。制得的纳米纤维具有典型均一的一维纳米结构形貌。此外SnZn20(Zn=20%At.)复合物基传感器不仅对1ppm NO2气体具有超高的灵敏度(46)、快速的响应,回复和线性的的浓度-响应关系在90℃较低的操作温度下,而且具有良好的选择性与稳定性。它是一个有潜力检测NO2的气敏材料。最后,n-n异质结的机理也被详细讨论了。  本文采用模板法制备了纳米片组装的多级结构NiO空心球,制备得到的NiO空心球具有大的比表面(224m2/g)以及均一的形貌,并且通过Fe掺杂和与α-Fe2O3复合来提高其对三乙胺的敏感性能,结果表明它们均对三乙胺的气敏性能有所提高。最后,本文详细讨论了α-Fe2O3-NiO多级结构复合物的气敏机理,它归因于多级结构的大比表面与多孔结构,以及在α-Fe2O3与NiO之间p-n异质结的形成导致的电阻变化,从而引起响应的提升。
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