ZnO纳米材料的合成、表征与气敏性质.pdf

厦门大学

硕士学位论文

ZnO纳米材料的合成、表征与气敏性质

姓名：何辉忠

申请学位级别：硕士

专业：物理化学

指导教师：谢兆雄

20080701
摘要ZnO由于氧的空位，使它具有半导体的性质，它的禁带宽度约为3．2eV，属于一种宽禁带的氧化物半导体。它在很多方面都有所应用，如气体传感器、微电子器件、光催化、废水处理等。ZnO气体传感器可以检测各种易燃易爆、有毒有害气体，将外界非电信号转换为电信号，它是传感技术的关键．因此ZnO在气体传感器方面的应用备受人们的瞩目。在本论文中，研究了各种Zn0纳米结构的气敏性质，包括各种表面形貌的Zn0，Zn0复合材料和掺杂的Zn0，主要内容如下：1)通过热分解前驱物，如层状的碱式醋酸锌和片状甘油锌，合成了各种具有分级结构的Zn0片，而且通过简单地控制分解温度，可以得到一系列尺寸大小不一样的颗粒组成的Zn0片。气敏实验结果表明制备的Zn0纳米结构对乙醇气体具有较高的灵敏度。2)各向异性是晶体的一个基本性质之一，具有不同结构的表面可能具有不同的物理和化学性质。为了研究表面结构和气敏性质的关系，我们首先合成了不同形貌的Zn0微纳米晶，比如六棱锥、片、棒，它们具有不同的裸露面。另外，系统地研究了它们对乙醇的气敏性，气敏实验结果表明不同表面具有迥异的气敏性质，Zn0不同晶面对气敏的贡献的大小顺序为(0001)><10’10)>(10—11)和(000-1)．3)合成了Co和Mn掺杂的ZnO，ZnO／ZnMn204复合材料和Au和Pd负载的ZnO，然后测试它们的气敏性质．实验结果表明Co掺杂的ZnO提高了对乙醇和甲苯的灵敏度；ZnO／ZnMn204复合材料对甲醇具有较高的灵敏度和选择性；Au负载的ZnO极大地提高了对乙醇和甲苯的灵敏性，而Pd负载的ZnO对乙醇的灵敏度降低了，但却提高了对甲醇和甲苯的灵敏度和选择性。关键词：ZnO；气敏；晶面厦门大学硕士论文摘要
pomtemperature．Thesensors，micro／nanoandsensors，basedchangenanocomposites,dopedbeen1)Wedecompositioncontrolled2)Anisotropyhaveproperties，weexposedcontribution(0001)><10—10)>(10-11)and(000一1)．3)Weproperties．CoAbstracthasmanyGasnanostmctures,haveachievementsaskindsprecursors，suchWascontrollinggasthe舔一preparedgas．basicbetweenmorphologies,such硒surfacecrystalfacetsMnZnO，ZnO／ZnMn204厦门大学硕士论文ZnO，knownofthewidebandmetaloxidesemiconductors，hascharacteristicsemiconductorbecausevacancy,whichforbiddenabout3．2eV．ZnOappliedinfields,suchelectronicdevices，photocatalysts，wastetreatmentsensorsusedformonitoringdetectingvariousflammablepoisonousgases．Itusuallytransformsnonelectronicsignalsintoones，whichiskeysensingtechnology．ZnOconductivitythereforeintenseinterest．Inthisthesis，gaspropertiesZnOnanostructures,includingsurfacessU．ucture，ZnOstudied．Themainarelistedfollowing．synthesizedseveralhierarchicalsheetsviathermallayerstructuredzinchydroxidesZincglycerolateflakes．Theparticlesizebysimplyexperimentsrevealedthatnanostructureshighsensitivityethanolcharacteristicscrystal．Surfaceswithdifferentmayphysicalchemicalproperties．Tostudyrelationshipfirstnano／microcrystalshexagonalcone，sheets,rods，whi