片狀氧化鋅及其摻雜物的制備與氣敏性能研究

1、A t h e s i ss u b m i t t e d t oZ h e n g z h o u U n i v e r s i t yf o rt h ed e g r e eo f M a s t e rS t u d y o nP r e p a r a t i o na n d G a s S e n s i n gP r o p e r t yo f S h e e t l i k eZ n O a n d I t sD

2、 o p e d P r o d u c t sB y X i a o q i a n gG a o一 一 一S u p e r v i s o r ：P r o f ．D e n g g a o J i a n g 一 一一 一C h e m i c a l T e c h n o l o g yS c h o o lo f C h e m i c a l E n g i n e e r i n g a n d E n e r g y

3、 一 一 一一M a y ，2 0 1 4摘要摘要氧化鋅是一種寬禁帶n 一型半導(dǎo)體材料，具有制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、無毒等優(yōu)點(diǎn)，以及良好的光電、催化和氣敏等性能，是氣體檢測(cè)和清潔能源領(lǐng)域不可缺少的材料之一。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，采用水熱法制備了片狀納米氧化鋅及其鐵、鋁、鈰、銀摻雜物，研究了摻雜元素和摻雜量等因素對(duì)氧化鋅的晶體結(jié)構(gòu)和形貌的影響，并對(duì)其氣敏性能進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下：以醋酸鋅、尿素等為原料，在乙二醇和水的混合溶液體系內(nèi)采

4、用混合溶劑法制備了片狀氧化鋅及其鐵、鋁、鈰、摻雜物，并對(duì)其氣敏性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，微量摻雜并未改變氧化鋅的結(jié)構(gòu)，鐵摻雜氧化鋅的形貌變得更加規(guī)則；一定量的摻雜能有效地提高氧化鋅的氣敏性能，且鈰的摻雜效果要好于鋁和鐵。以硝酸鋅、尿素、油酸等為原料，采用水熱法制備了多層片狀氧化鋅及其鋁摻雜物，并對(duì)其氣敏和發(fā)光性能進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，摻雜微量鋁后氧化鋅的片狀結(jié)構(gòu)上的微孔變得更加有序；當(dāng)鋁的摻雜量為3 ％時(shí)，其氣敏性能明顯增強(qiáng)；摻雜后氧化

5、鋅的發(fā)光區(qū)域變?yōu)樽贤鈪^(qū)( 3 8 0 - 4 0 0 n m ) 和藍(lán)光區(qū)( 4 6 0 - 4 9 0 n m ) ，藍(lán)光發(fā)光得到增強(qiáng)。以醋酸鋅、尿素、聚乙烯吡咯烷酮( P V P ) 為原料，在乙二醇和水的混合溶液體系內(nèi)采用混合溶劑法制備了多孔片狀氧化鋅及其銀摻雜物，并研究了其氣敏和發(fā)光性能。結(jié)果表明：摻雜后出現(xiàn)了銀和氧化鋅兩相，銀顆粒附著在氧化鋅表面；研究反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間和煅燒溫度對(duì)氧化鋅氣敏性能的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)1 4 0 ℃下水

6、熱反應(yīng)2 1 h 、6 0 0 ℃煅燒后，氧化鋅的氣敏性能最佳；當(dāng)銀的摻雜量為1 ％時(shí)，銀／氧化鋅的氣敏性能最好；研究摻雜前后的氧化鋅的光學(xué)性能時(shí)，發(fā)現(xiàn)摻雜銀后氧化鋅的禁帶寬度變窄，在可見光區(qū)的發(fā)光強(qiáng)度得到了增強(qiáng)；光致發(fā)光區(qū)域?yàn)樽贤鈪^(qū)( 3 8 0 —4 0 0 n m ) 和藍(lán)光區(qū)( 4 5 0 - 4 9 0 n m ) 。分析表明摻雜前后氧化鋅表面存在著大量的氧空位( V o ) 和鋅問隙( z n 。) 。關(guān)鍵詞氧化鋅摻雜納米片