纳米氧化锌的水热合成及其气敏性能

纳米氧化锌的水热合成及其气敏性能

作者:师大云端图书馆 时间:2016-02-01 分类:期刊论文 喜欢:2967
师大云端图书馆

【摘要】氧化锌是一种直接带隙宽禁带半导体材料,具有优异光电特性和气敏特性。氧化锌纳米材料丰富的形貌与结构直接决定其物理性质与应用潜力。本文利用超声辅助下的水热工艺,通过改变原料的组成成份配比合成出了多种形貌的氧化锌纳米材料,主要包括氧化锌花簇状纳米棒、氧化锌纳米管、氧化锌纳米棒环式阵列、氧化锌微纳米齿形棒、氧化锌微纳米塔花及氧化锌纳米梭。采用SEM、XRD、TEM、TG/DSC等多种手段对产物的形貌及结构进行了表征。揭示了水热工艺下氧化锌各种形貌的生长机制,同时研究了不同形貌氧化锌对乙醇、氢气、一氧化碳及甲苯的气敏性能。研究超声结合水热工艺作用下氧化锌纳米棒的形貌演变规律,首次揭示出单独超声合成花簇状氧化锌纳米棒的形貌演变规律。结果表明:超声合成下花簇状氧化锌纳米棒的形成过程经历了四个转变阶段,分别是块体氢氧化锌、块体氢氧化锌与氧化锌纳米片混合态、氧化锌纳米片与初始花簇状氧化锌纳米棒、以及最终的花簇状氧化锌纳米棒。前超声处理60min时,可以获得直径在30-45nm左右,长度在50-75nm的花簇状氧化锌纳米棒。水热后超声处理能有效地分散氧化锌纳米棒的聚集状态,可以获得不同分散形貌的氧化锌纳米棒。气敏测试表明,花簇状氧化锌纳米棒气敏传感器对乙醇气体展现出良好的气敏性能,在425℃的工作温度下对5ppm的C2H5OH气体灵敏度可以达到71.4%。研究了水热工艺因素对氧化锌纳米棒生长行为的影响,重点考察了水热时间、水热温度、反应前驱体浓度及起始浓度对氧化锌纳米棒生长行为的影响规律。实验结果表明:水热工艺因素对氧化锌纳米棒形貌转变过程起着重要作用。随着水热温度与水热时间的增加,氧化锌纳米棒的长度与直径都有所增加,但是过度延长时间,纳米棒并不会持续径向生长。当Zn2+与OH-的浓度比依次为1:5、1:10、1:20、1:40时,氧化锌晶体依次从初始的颗粒形态演变至中间棒状,再演变至最终的片状分级形貌。研究了不同退火温度下氧化锌纳米棒的形貌变化,当退火温度低于400℃时,纳米棒的形貌基本无变化,退火温度高于600℃时,纳米棒端部变圆。当退火温度超过800℃时,氧化锌纳米棒将转变为团聚状态。热退火处理能显著改善氧化锌纳米棒的气敏性能,气敏测试结果表明:与未经退火处理的氧化锌纳米棒相比,经400℃热处理后氧化锌纳米棒传感器对25ppm的C2H5OH的灵敏度可由55%提高至74%。采用水热结合碱腐蚀的两步工艺法制备出氧化锌纳米管,研究了碱浓度与腐蚀时间对氧化锌纳米管形貌转变过程的影响规律。纳米管气敏传感器对不同浓度乙醇气体的测试结果表明:对5ppm乙醇气体响应的灵敏度达到87.4%,对比于超声合成氧化锌纳米棒,以氧化锌纳米管为敏感材料制得的传感器其响应灵敏度提高了23.9%。另外,采用一步水热法直接制备出新型的氧化锌纳米棒环式阵列传感器,该工艺合成出的环式阵列纳米棒的长度约为2μm,直径约为50nm。气敏测试结果表明:氧化锌纳米棒环式阵列传感器的性能要优于氧化锌纳米棒传感器,对四种气体的灵敏度可以普遍地提高5%。研究了氧化锌纳米晶体在强碱溶液中的生长行为,分别制备出新颖的氧化锌微纳米齿形棒、氧化锌微纳米塔花以及氧化锌纳米梭。微纳米齿形氧化锌具有六个对等的对称特征,其轴向长度在3μm左右,周向直径约为1.2μm。氧化锌微纳米塔花具有径向分枝特征,外围直径在500-700nm内。而氧化锌纳米梭的梭体总长度为2μm,最大处直径为0.5μm。三种形貌对5ppmC2H5OH气体的气敏测试结果表明:齿形棒传感器的响应值为76.5%,塔花氧化锌传感器的灵敏度达到81.3%。而氧化锌纳米梭传感器对5ppm乙醇气体的最高灵敏度为40%。
【作者】张建交;
【导师】郭二军;
【作者基本信息】哈尔滨理工大学,材料学,2014,博士
【关键词】纳米氧化锌;超声法;水热法;分级形貌;气敏性能;

【参考文献】
[1]崔西勇.不同微生态制剂在商品蛋鸡中的应用效果及机理研究[D].中国农业大学,生态学,2004,硕士.
[2]梁绍一,韩德强,韩崇昭.一种基于几何关系的多分类器差异性度量及其在多分类器系统构造中的应用[J].自动化学报,2014,03:449-458.
[3]刘巍.网络文化的异化问题研究[D].燕山大学,马克思主义哲学,2013,硕士.
[4]李凤慧.面向电子商务的Web数据挖掘的研究[D].山东科技大学,2004.
[5]魏安娜.中西方文学乱伦母题比较研究[D].辽宁大学,比较文学与世界文学,2012,硕士.
[6]柯子刊.中国传统翻译理论观照下的林少华文学翻译研究[D].华东师范大学,语言学及应用语言学,2014,博士.
[7]苏冬平,吴少敏,苏异才.KDD与遗传寻优及在宝钢的应用[A].中国金属学会.2001中国钢铁年会论文集(下卷)[C].中国金属学会:,2001:3.
[8]周康.我国慈善事业发展的困境及对策研究[D].南京理工大学,社会学,2013,硕士.
[9]刘治慧.自体骼骨游离移植同期种植体植人修复骨量不足区牙缺失的研究[D].浙江大学,口腔临床医学,2004,硕士.
[10]魏庚.学生学籍管理系统[D].吉林大学,软件工程,2012,硕士.
[11]宋东建.小儿肾母细胞瘤中P73和SIX2基因的表达及甲基化相关性研究[D].郑州大学,外科学,2013,硕士.
[12]赵家晨.程学恂《影史楼诗存》研究[D].华东交通大学,中国古代文学,2014,硕士.
[13]贾凌云,李冬妮,田云娜.基于混合蛙跳和遗传规划的跨单元调度方法[J].自动化学报,2015,05:936-948.
[14]吕华.欧洲主权债务危机原因、影响及对策分析[D].云南财经大学,工商管理(专业学位),2013,硕士.
[15]王飞绒,陈劲.技术联盟与创新关系研究述评[J].科研管理,2010,02:9-17.
[16]周旋.猪圆环病毒2型Rep蛋白的ATP酶和解旋酶活性的研究[D].华中农业大学,预防兽医学,2014,硕士.
[17]刘叶青,张新芳.DWDM技术及其在京九铁路通信中的应用[J].铁道通信信号.2001(08)
[18]马婧智闻.高校学生社区思想政治教育研究[D].西安科技大学,思想政治教育,2013,硕士.
[19]周小祥.脑功能核磁共振成像激活区聚类算法研究[D].首都师范大学,2005.
[20]董心灵.P~6阶群的自同构群的阶(φ_(11),φ_(33))[D].广西大学,基础数学,2004,硕士.
[21]汪利君.温针结合双柏油膏治疗陈旧性踝关节扭伤疗效观察[D].广州中医药大学,针灸推拿学(专业学位),2013,硕士.
[22]曹婷婷.战后日本区域性经济外交的政治效应分析[D].东北师范大学,政治学理论,2012,硕士.
[23]吴敏.温州民间借贷的成因分析和发展模式探讨[D].云南财经大学,金融学,2013,硕士.
[24]周小娥.关于指数丢番图方程p~x±q~y=2~z[D].海南大学,应用数学,2014,硕士.
[25]詹婷.广式焙烤食品的温敏性缓释保鲜膜的研究[D].华南理工大学,制糖工程,2014,硕士.
[26]于春雪.警用多功能通信终端的研究与实现[D].哈尔滨理工大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[27]董丕霞.基于图像处理技术的温室黄瓜病害识别系统研究[D].沈阳工业大学,系统工程,2013,硕士.
[28]程雄,程春田,申建建,励刚,陆建宇.大规模跨区特高压直流水电网省两级协调优化方法[J].电力系统自动化,2015,01:151-158+232.
[29]龙勇.多孔无机材料的组装、合成及性能研究[D].西北大学,2012.
[30]朱丽姣.心理所有权在组织变革中的作用机制[D].浙江大学,企业管理,2012,硕士.
[31]王悦奇.从历史数据看美国女性研究生培养及就业状况[D].中国科学技术大学,科学技术哲学,2014,硕士.
[32]周雨阳.中国新闻传播学研究成果国际传播方式的研究[D].上海外国语大学,传播学,2013,硕士.
[33]崔玉琴.战后国民政府黄金政策及实践研究[D].华中师范大学,中国近现代史,2013,硕士.
[34]罗晓红.高考语文标准化试题分析[D].内蒙古师范大学,2002.
[35]金惠红.民营企业国际化中政府的信息服务与创新[D].浙江工业大学,2009.
[36]刘嘉兴.家用录像机的现状和发展趋势[J].电讯技术.1989(05)
[37]李永亮.十字型鸭翼布局旋转弹控制研究[D].南京航空航天大学,导航、制导与控制,2013,硕士.
[38]刘安.间充质干细胞在急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征中的研究进展[D].蚌埠医学院,内科学(专业学位),2013,硕士.
[39]张倩阳.反不正当竞争视角下的商标权保护[D].兰州商学院,经济法,2014,硕士.
[40]房曼.我国制造业上市公司费用粘性问题研究[D].长安大学,会计学,2013,硕士.
[41]王景阳.机床切削颤振分析及动态切削过程模拟研究[D].宁夏大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[42]翁颖钧,朱仲英.ERP若干前沿研究的探讨[J].微型电脑应用,2002,04:12-15.
[43]马攀.视觉文化:日本动漫《海贼王》中的暴力元素研究[D].重庆大学,传播学,2014,硕士.
[44]曾加佳.中医情志疏导对乳腺癌术后化疗期患者生存质量的影响[D].广州中医药大学,中医外科学(专业学位),2013,硕士.
[45]张雪芳.老年生活规划与老年人生活质量关系的研究[D].华东师范大学,社会保障,2013,硕士.
[46]宋航.佛教与谢灵运的思想及其山水诗[D].华东师范大学,中国古代文学,2004,硕士.
[47]黄露.山地宅居区域景观空间研究[D].南昌大学,设计艺术学,2012,硕士.
[48]郝琦.“自由提踵”状态下的步态生物力学研究[D].宁波大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[49]任旦元.罗茨鼓风机磁性液体密封的研究[D].北京交通大学,2015.
[50]徐凯选.SOI SiGe HBT结构与集电区模型研究[D].西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.

相关推荐
更多