一维ZnO纳米棒传感器的制备及性能研究

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ZnO纳米材料是一种新型无机材料,在科学研究和工业生产中应用广泛。纳米化后的ZnO改变了块体材料的表面电子结构和晶体结构,这使得它在热、电、光和磁等方面表现出许多奇异的特性。本文采用水热合成法分别制备了两种形貌的一维ZnO纳米材料:纳米棒阵列和纳米棒,并依次将其制作成乙醇气敏传感器和尿酸生物传感器,分别对传感器的性能进行了研究。首先,利用醋酸锌-甲醇溶液在Al2O3陶瓷管上制备一层ZnO种子层,再利用硝酸锌、六次甲基四胺,聚乙烯亚胺和氨水反应体系于100℃、12h的条件下,在种子层之上制备了ZnO纳米棒阵列层,SEM观察发现阵列层垂直于衬底且形貌均一。XRD衍射分析发现其结晶度良好。气敏测试表明,传感器的最佳工作温度为425℃。对浓度为1.5~25ppm的乙醇气体有灵敏度响应,灵敏度值随气体浓度的升高而增大,对25ppm的乙醇气体的灵敏度达84.00%。相同浓度的氢气、甲烷、乙醇三种气体中,对乙醇的灵敏度最高,达到84.00%。其次,以硝酸锌、六次甲基四胺和氨水为反应体系,于100℃、12h的条件下,直接制备出一维ZnO纳米棒。SEM观察发现ZnO纳米棒长度、直径均匀。XRD衍射分析发现其结晶度较好。将ZnO纳米棒分散液滴于玻碳电极表面制成生物传感器修饰电极,并对尿酸的敏感性能进行研究。循环伏安测试表明,修饰电极对1mM尿酸的电流响应信号约为裸玻碳电极的7.8倍。不同扫描速率的循环伏安测试表明,尿酸是通过扩散作用到达电极表面的。对不同浓度尿酸的循环伏安测试表明,UA的线性范围为2.5×10-7~5.0×10-6M。差分脉冲伏安法测试得到此种传感器对尿酸检测的灵敏度为4.41×10-6 M A-1mm-2
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