Mn掺杂ZnO纳米纤维/小尺寸ZnO纳米粒子的制备及其对丙酮气敏特性的研究

摘要

我们成功制备出纯的及 Mn掺杂的ZnO纳米纤维，并对其进行高温煅烧。分别利用 XRD、XPS、SEM等表征方法技术进行表征，结果显示：Mn的掺杂对ZnO纳米纤维的影响相当明显。XRD测试显示这些样品具有六角锌矿结构，且随着Mn掺杂量的上升衍射峰下降；XPS谱分析到Mn是以正二价的形式存在于ZnO晶格中。Mn的掺杂破坏了ZnO结构并使ZnO纳米纤维表面凹凸不平异常粗糙且连续性也较差，这些有利于吸附更多的气体分子。总之，Mn的掺杂在控制结构形貌及气敏特性方面起到重要的作用。特别对于2.0 wt％ Mn掺杂ZnO纳米纤维具有响应强、反应迅速和选择性好等优点，而这些和Mn2+的修饰有密切的联系。以上结论都表明，2.0 wt% Mn掺杂ZnO纳米纤维更有作为丙酮传感器的潜能。
　　利用直接沉淀法和水热-沉淀法分别制备了两组不同的ZnO纳米粒子，它们的性质、结构及气敏特性等做了对比讨论。通过 XRD、SEM、TEM和BET等表征手段对样品进行多方面的表征。结果发现，第二种方法制备的ZnO纳米粒子在气敏特性上的优越性远远高于第一组样品。CTAB不仅能降低 ZnO晶体表面能还可以搬运ZnO晶体的生长单位，从而抑制ZnO晶粒的长大或团聚。BET测试表明最小尺寸的样品S4与其他样品相比具有较大的比表面积和孔隙率。此外，通过气敏测试结果，发现第二组样品比第一组的操作温度低，而且加入样品S4在丙酮气氛中的响应值、响应-恢复时间和选择性等气敏参数远远高于其他样品。这些优越的性能主要由于独特的形貌、较高的结晶度、较小的粒子尺寸和较大的比表面积总之，S4纳米粒子较之其他样品在气敏方面具有更大的潜力。

目录

封面

声明

西北师范大学研究生学位论文作者信息

目录

中文摘要

英文摘要

第一章 绪论

1.1纳米材料的概述

1.2 ZnO材料概述

1.3 ZnO纳米材料在气敏传感领域的研究

1.4 本论文的选题思路及主要工作

参考文献

第二章 ZnO纳米材料的制备及表征

2.1静电纺丝法

2.2水热法

2.3沉淀法

参考文献

第三章 Mn掺杂ZnO纳米纤维的气敏特性研究

3.1 引言

3.2实验部分

3.3讨论和结果

3.4 本章小结

参考文献

第四章 小尺寸ZnO纳米粒子的制备及气敏特性研究

4.1实验部分

4.2结果与讨论

4.3 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

附录：攻读硕士学位期间发表的论文

致谢