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本论文以典型的半导体材料氧化铟作为研究对象,在氧化铟基空心结构纳米材料的形貌控制合成、形成机理探讨、性能研究等方面进行了有益的探索。取得了以下主要研究成果:
1)采用一种简单的一步非模板法,在乙醇和水的混合体系中通过溶剂热反应制备出了外径介于50-200nm之间In(OH)3空心球前驱物。研究了反应的主要影响因素包括乙醇和水的体积比、反应时间、铟源的选择以及形貌控制剂柠檬酸钠的添加等。提出了该空心结构的形成是一个典型的自内向外的奥斯特瓦尔德熟化过程。此外在该反应路径中,通过改变乙醇与水的体积比,不仅可以调节In(OH)3空心球的尺寸,还可以制得其他形貌各异的铟类氧化物及氢氧化物纳米材料,包括由纳米片组装成的斜方晶系InOOH纳米花,以及立方晶系In2O3纳米颗粒。该结果对于氧化铟纳米材料的一步合成具有重要指导意义。
2)从前驱物In(OH)3空心球出发,对其热处理温度与时间进行了对比研究,成功制备出结晶良好,晶形稳定的立方相In2O3空心球。气敏性能测试结果显示该In2O3空心球基气体传感器对氯气具有良好的选择性能,并具有工作温度低及响应-恢复快的特点,有着良好的应用前景。该类半导体气敏传感器的敏感机理在文中也有所探讨。
3)采用一种简单的溶剂热法制备了InOOH纳米管前驱物,通过退火煅烧制得了长度介于50-80nm之间,直径约10nm的In2O3纳米管。经一系列条件实验的探索,分析认为该In2O3纳米管状结构的生成可能是以反应前期产生的In(OH)3纳米棒为模板经脱水反应生成了包覆在模板外面的InOOH,模板的溶解使得空心管状结构的形成。但该实验还存在着纳米管纯度不高的问题,其原因在文中分析并总结。初步研究了该类氧化铟纳米管材料的气敏性能,结果显示其对氯气有良好的敏感性能。