氧化銅和摻雜氧化鋅多孔微球的制備及氣敏性能研究.pdf

1、CuO作為一種重要的p型半導(dǎo)體，由于具有優(yōu)異的表面電導(dǎo)率近年來已經(jīng)在氣體傳感器領(lǐng)域引起大量的關(guān)注。然而，與常用的n型半導(dǎo)體材料(如SnO2和ZnO)相比，p型的CuO對(duì)測試氣體的靈敏度通常較低。盡管ZnO已長期用于氣體傳感器領(lǐng)域，但該材料由于靈敏度低、選擇性差和工作溫度高的缺點(diǎn)在一定程度上限制了它的實(shí)際應(yīng)用。離子摻雜和形貌控制被認(rèn)作是提升氣敏性能的兩種有前途的方法。本論文通過形貌控制的方法提升了介孔-大孔CuO微球?qū)σ掖嫉撵`敏度，以Co

2、和Fe元素對(duì)介孔ZnO微球進(jìn)行摻雜分別提升了其對(duì)乙醇和正丁醇的靈敏度。論文主要結(jié)果如下:
　　(1)采用溶劑熱法制備了由納米片組裝的介孔-大孔CuO微球，其比表面積為42.0 m2/g、孔容為0.224 cm3/g，孔徑主要分布在8-58 nm之間，且片狀構(gòu)筑單元的厚度約為50 nm。該樣品在150℃的工作溫度下對(duì)100 ppm乙醇的靈敏度為13.7。靈敏度的提升是由比表面積和孔容的增大及片狀構(gòu)筑單元厚度的減小引起的。
　　

3、(2)采用水熱法制備了Co摻雜的介孔ZnO微球。摩爾比為3％的Co摻雜ZnO樣品的比表面積為59.5 m2/g、孔容為0.110 cm3/g、孔徑主要分布在2-12 nm之間。鈷離子在樣品中以+2價(jià)存在并且取代了ZnO晶格中Zn2+的位點(diǎn)。該摻雜量的ZnO元件具有最高的靈敏度，在350℃工作溫度下對(duì)100 ppm乙醇的靈敏度達(dá)78.1，此數(shù)值是純ZnO元件的5倍以上。該元件對(duì)100 ppm乙醇的恢復(fù)時(shí)間為9s。在90天內(nèi)，該元件對(duì)乙醇靈

4、敏度波動(dòng)的最大偏差不超過10％。靈敏度的提升歸結(jié)于更高的施主缺陷含量及更大的比表面積。
　　(3)采用水熱法制備了Fe摻雜的介孔ZnO微球。摩爾比為4％的Fe摻雜ZnO樣品的比表面積為56.2 m2/g，孔容為0.125 cm3/g，孔徑主要分布在5-33 nm之間。Fe摻雜的ZnO元件能探測ppb級(jí)的正丁醇。摩爾比為4％的Fe摻雜ZnO元件在300℃工作溫度下對(duì)正丁醇具有最佳的靈敏度。它對(duì)100 ppm正丁醇的靈敏度高達(dá)230.