锌基氧化物纳米纤维的制备及其气敏特性研究

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随着科技与工业的发展,让人们的生活越来越便利。与此同时,工业的生产也让人们越来越关注生活的环境。随着人们生活物资水平的提高,人们对生活的环境也越来越关注,尤其关注随时都要呼吸的空气质量,所以制备能够检测大气中污染气体和室内装修时候带入的有毒气体的气体传感器也显得非常重要。此外,随着信息化时代的发展,物联网也迅速进入人们的生活中。物联网在传感器的实现中将物体的不同信息转化为电信号这一过程中起了很重要的作用。最近这些年来,由于半导体金属氧化物气体传感器的制备费用很低、容易制作,还有高的灵敏度等这些优势。因此,半导体金属氧化物气体传感器被研究者们应用于对有害气体和可燃气体的检测。又因为氧化锌基气敏材料的物理与化学性质非常好,所以科研者们非常关注氧化锌基气敏材料。通过查看参考文献可以知道,ZnO在气体传感器方面的应用非常好,但是ZnO气体传感器在这一块的应用中也是有很多缺点的,例如:对气体的选择性不好、灵敏度不高、工作温度较高等。因此,以下将是本论文主要研究的内容和结果:(1)基于静电纺丝法的反应特点,利用静电纺丝法第一次合成ZnO-C纳米纤维材料。用SEM、XRD、TEM、TGA、EDS、XPS对合成材料的组成、结构、形貌进行了表征,以及用气敏测试仪对气敏性能进行了测试。结果如下:静电纺丝法可在420 ℃的温度下制备直径约为200 nm、分布均匀的含碳量为30.34%ZnO-C纳米纤维。而且在250 ℃下对50 ppm H2S气体的灵敏度为102.13,并且经过60天的测试,在20 ppm的H2S气体的测试下,灵敏度一直保持在40左右。合成ZnO-C纳米纤维材料简单,且对H2S具有较好的响应特性,ZnO-C纳米纤维气体可以制备成实用型的高性能H2S气体传感器。(2)采用静电纺丝法制备了类葫芦串形ZnO-C的纳米纤维(C1)材料。并将合成的材料通过扫描电镜、气敏测试仪检测等。结果表明:该制备技术可以快速、方便地合成类葫芦串形ZnO-C的纳米纤维材料在温度450 ℃。在250 ℃时对H2S的灵敏度最高,对H2S的响应性最好。合成的ZnO纳米纤维不仅具有较好的气敏性能,而且有好的选择性和高灵敏度。类葫芦串形ZnO-C的纳米纤维(C 1)材料有希望生产高性能的H2S气体传感器。
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