论文部分内容阅读
在各种各样的空气污染物中，NOx是一种有毒气体，大于1 ppm的NOx可以危害人体的呼吸系统以及肺组织。因此，在室温下制备高灵敏度以及具有快速响应时间的NOx的稳定传感器变得尤为重要。氧化铜和氧化锌是优秀的半导体材料，它们广泛地应用在气敏传感器领域。所以，本文通过一步简单的回流法可控合成了CuO材料以及CuO/ZnO复合材料，在室温的条件下对其进行NOx气敏测试，同时初步对气敏机理进行了探讨。 首先，以硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)为基底，PEO-PPO-PEO block copolymer(P123)为表面活性剂，氨水(NH3H2O)作为沉淀剂的条件下，通过改变Cu(NO3)2·3H2O的浓度、回流时间以及回流温度，合成了由纳米片自组装的多级结构的CuO微球，并对其在室温下进行气敏测试。实验结果表明:CuO对97 ppm的NOx气体的灵敏度可达到64.36％，响应时间为8.67 s，检测限最低达到0.97ppm。增强的气敏性能是由于多级结构为目标气体提供更大的接触面积。 其次，在制备纯CuO的回流条件下，加入Zn(NO3)2，合成出CuO/ZnO复合材料(CZ)，并在室温下进行NOx气敏性能的测试。实验中Zn(NO3)2·6H2O与Cu(NO3)2·3H2O质量为30％的时候合成的CZ-30的复合材料有最佳的性能。测试结果表明，CZ-30对97 ppm NOx灵敏度为91.22％，响应时间仅为4.0 s，检测限可达0.97 ppm。合成的CuO/ZnO复合材料表现出p型半导体特性。由于在复合材料中Zn的加入使得材料的导电性提高，EIS及Mott-Schottky测试表明，电荷更加容易转移，从而提高响应速度。因此，合成的CuO/ZnO复合材料比纯CuO表现出了更好的气敏性能。