稀土元素掺杂对ZnO纳米线气敏性能的影响

为解决ZnO基气体传感器在实际应用中存在着灵敏度低、选择性差、响应时间长等问题,以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线和稀土元素（Y2O3、CeO2、La2O3）掺杂的ZnO纳米线为气敏基料,制备成旁热式气敏元件,用静态配气法对浓度均为100 ppm的无水乙醇蒸汽、氨气、甲烷及一氧化碳四种气体进行气敏性能测试.结果表明,稀土元素掺杂后,ZnO纳米线对四种气体灵敏度的最高值都有明显的提高,响应时间和恢复时间分别为4 s和3 s.     

In、Sn共掺杂ZnO纳米线的制备及其气敏性能研究

为了改善纯ZnO纳米线的气敏性能,采用物理蒸发法制备出In、Sn共掺杂的ZnO纳米线,利用XRD、SEM、TEM对产物的形貌、结构进行表征,采用CGS-1TP智能气敏分析系统对其进行酒精气敏性能测试.结果表明,制备出的In、Sn共掺杂ZnO纳米线具有六方纤锌矿结构,平均直径约为80nm,In元素与Sn元素的掺杂量分别为0.12%和1.1%.在最佳工作温度225℃条件下,对气体浓度为400ppm的酒精蒸气的灵敏度S(Ra/Rg)为39.06,响应-恢复时间分别为9s和5s,比同等测试条件下纯ZnO纳米线的灵敏度提高63.9%,响应-恢复时间分别缩短1s和2s.     

纳米ZnO传感阵列对多组份气体的智能识别

采用物理热蒸发法制备纯ZnO纳米线及Al,Ag,Ni掺杂的ZnO纳米线.以纯ZnO纳米线及Al,Ag,Ni掺杂的ZnO纳米线为基料分别制成气敏传感器;利用气体敏感的差异性,构建纳米ZnO基气敏传感器阵列,结合BP人工神经网络来实现纳米ZnO基气敏元件对目标混合气体组分和相对浓度的识别.结果表明:将传感器阵列输出灵敏度值进行处理后,输入BP神经网络完成训练,能够准确识别混合气体(CO,H2,CH4)的组分与相对浓度。     

ZnO纳米阵列结构酒精气敏特性研究

为了提高ZnO气敏元件对酒精蒸汽的气敏响应,改善气敏元件的稳定性及耐久性,文中采用化学水热法在预处理后的陶瓷管电极表面生长ZnO纳米阵列材料,通过退火处理后得到薄膜ZnO气敏元件.借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜对所得产物的晶体结构和形貌进行表征.采用静态配气法对其进行不同浓度(1×10-4,2×10-4,5×10-4,1×10-3)的酒精蒸汽气敏性能测试.实验结果表明:该结构为分散均匀的ZnO纳米线阵列状结构,该纳米结构薄膜气敏元件具有较好的气敏性能,具有较快的响应及恢复.随环境中酒精蒸汽浓度的增加,其气敏性能逐步提升,在5×10-4酒精蒸汽气敏浓度下气敏性能达到峰值.不同浓度条件下,气敏响应及恢复时间不同,在1×10-4条件下度响应时间最快,1×10-3浓度下恢复时间最快,2×10-4浓度下响应恢复时间最均衡.     

烧结温度对ZnO纳米线酒敏性能影响的研究

为初步研究ZnO纳米线的酒敏性能,以纯度为99.9%的Zn粉为原料,采用物理热蒸发法制备出ZnO纳米线,并以其作为气敏基料,羧甲基纤维素为粘结剂,在不同的烧结温度下制备成旁热式气敏元件.运用扫描电镜观察了产物的形貌,采用静态配气法在自制的测试系统上进行了气敏性能的测试.结果表明:随着烧结温度的升高,ZnO纳米线互相联结、长大,使其比表面积迅速减小,进而影响了气敏元件的酒敏性能.根据实验结果,当其烧结温度为500℃时,元件的气敏性能较佳.     

ZnO及Au-ZnO中空微球的制备及其气敏性研究

以二水合醋酸锌及氯金酸为主要原料,通过微波水热法快速合成ZnO及Au-ZnO.使用X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对样品的组成及结构进行表征.研究发现,制备的材料具有中空微球结构,直径约为4μm.以制得微球构筑旁热式气敏元件,并采用静态配气法测试了不同掺金量的气敏元件对乙醇、甲醇、丙酮和氨气等气体的敏感性能.分析结果表明,小粒径的Au纳米粒子负载在ZnO表面,提高了表面的粗糙度和比表面积,除此之外,Au活化了乙醇分子,促进了乙醇和氧离子在表面的化学反应,导致Au负载的ZnO对乙醇具有灵敏度高、检测下限低、选择性好、响应和恢复迅速等优点.     

多孔ZnO纳米片的制备及气敏性能研究

通过溶剂热方法大量得到具有二维片状结构的前驱物后,再经煅烧处理成功制备出了多孔ZnO纳米片.用XRD、FESEM、TEM等手段对材料的结构和形貌进行了表征,并系统研究了材料的气敏性能.结果表明,多孔ZnO纳米片为单晶结构,制备的气敏元件对丙酮气体具有较高的灵敏度和选择性.制备出的多孔ZnO纳米片是制备丙酮传感器的理想材料,所制备的气敏元件具有良好的响应恢复特性.     

介孔二氧化锡纳米材料的臭氧气敏性能

以葡萄糖缩合的碳球为模板,由SnCl₄水热反应制备介孔结构的二氧化锡纳米材料,通过X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电镜等表征介孔材料的结构和形貌,发现制备的二氧化锡为四方晶系金红石结构,晶粒尺寸13.8 nm. 以二氧化锡为敏感材料制作气敏元件,并测试了气敏元件在100 ℃~420 ℃温度范围内的气敏性能. 结果表明在200 ℃时,介孔结构的二氧化锡气敏元件对体积分数为1×10^-4的臭氧的灵敏度为2 089,最低检测浓度低于3×10^-6（S=28）,气敏响应时间16 s,恢复时间40 s. 在此条件下,该气敏元件具有灵敏度高、检测浓度低、响应恢复快等优点,具有商业应用价值.     

微波水热法构筑高性能SnO_2基乙醇传感器

以二水合二氯亚锡为原料,无任何添加剂,通过微波水热法快速合成氧化锡(Sn O2)纳米棒.使用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品的结构、形貌进行表征.研究发现,制备的Sn O2纳米棒颗粒尺寸均一,分散性较好,纳米棒的表面布满颗粒状的突起.以制得的Sn O2纳米棒构筑旁热式气敏元件,采用静态配气法测试了气敏元件对乙醇、甲醇、丙酮和氨气等气体的敏感性能.结果表明,该气敏元件对乙醇具有灵敏度高、检测下限低、选择性好、响应和恢复迅速等优点.     

Pr-LaFeO_3的甲醛气敏性能研究

利用微波辅助溶胶-凝胶法制备了Pr-LaFeO_3气敏材料,并将其制成烧结型旁热式敏感器件。气敏测试结果显示:组分含量x=mol(Pr)∶mol(Pr-LaFeO3)=1∶10的Pr-LaFeO_3元件对10mL/m~3甲醛气体的灵敏度优于其它组分含量比的元件,另外,其响应时间约为60s,恢复时间约为240s。     

在外加电场下制备ZnO纳米线

为了有效控制ZnO纳米线的生长,采用物理热蒸发法在外加电场的条件下制备ZnO纳米线.通过在沉积区引入外电场,制备出了定向生长的ZnO纳米线、纳米梳子及纳米锥.借助扫描电子显微镜、X射线能谱分析仪和透射电子显微镜以及X射线衍射仪,研究外加电场对ZnO纳米线生长的影响.与没有外加电场的情况相比,ZnO纳米线的生长方式发生了较大的改变,由一点向空间发散生长转变为沿某一方向定向生长,其平均直径约70 nm,长约12μm.结果表明,外加电场能有效控制半导体纳米线的生长,使其生长更具有方向性.     

Au modified ZnO nanowires for ethanol gas sensing

We demonstrated the application of sensors for ethanol gas detection.The ZnO nanowires based sensors with interdigital electrodes were fabricated,and a platform was constructed to test the properties of the sensors.To acquire better response and shorter response/recovery time,the ZnO nanowires were modified with Au.The ethanol gas sensing performance of the pure sensors and those modified with Au nanoparticles were investigated for comparison,and the optimal test temperature of 350℃ was obtained.We found that the response/recovery time for the modified sensor towards 500 ppm of the ethanol gas was reduced by 1.35 and1.42 times compared with the pure sensors,and the sensitivities towards 500 and 10 ppm of the ethanol gas were also increased by 3.18 and 1.35 times,respectively.These proved the enhancement of the Au nanoparticles in the ZnO nanowires based sensors for ethanol gas sensing.     

钨电极与氧化锌纳米线接触的电学特性

为了研究单根纳米线的电学性能及基于纳米线器件的性能表征,在扫描电镜中采用微操纵仪系统,构成测试单根ZnO纳米线的电流-电压(I-V)曲线的两探针装置.测量得到基本线性、典型整流型、基本对称和非对称的I-V曲线.采用金属-半导体-金属(M-S-M)模型和热电子发射理论分析了I-V曲线的特征.ZnO纳米线的导通电流主要取决于纳米线与2个钨电极的M-S-M结的接触程度.ZnO纳米线电学性能的计算表明,由基本线性I-V特征计算的电阻率为4.2Ω.cm;整流型I-V特性曲线的有效势垒高度为0.47 eV.     

锌掺杂氧化镍纳米线的制备及氧化镍基气敏传感器性能的研究

为了提高NiO气敏材料的响应和恢复速度,采用磁场诱导肼还原法和高温氧化法制备Zn掺杂NiO纳米线,研究Zn掺NiO纳米线基传感器对于氨气的敏感性能。结果表明:随着Zn掺杂浓度的提高(摩尔分数2%~5%),XRD衍射峰向小角度偏移0.2°~0.4°, 且晶面间距增大0.01~0.02 nm,均说明锌离子已成功掺入到NiO晶格中;与未掺杂的NiO纳米线传感器相比,掺杂Zn的NiO纳米线传感器的响应速度提升了6~8倍,恢复速度提升了108~120倍;掺杂的NiO基气敏传感器同时拥有着优异的稳定性和选择性。       

Fabrication and green emission of ZnO nanowire arrays

Well-aligned single-crystalline wurzite zinc oxide (ZnO) nanowire arrays were successfully fabricated on a Si substrate by a simple physical vapor-deposition (PVD) method at a relatively low temperature of about 500℃. The as-fabricated nanowires were preferentially arranged along the [001] direction of ZnO. The photoluminescence spectrum of ZnO nanowire arrays showed two emission bands: a strong green emission at around 500 nm and a weak ultraviolet emission at 380 nm. The strong green light emission was re...     

Structural and optical properties of periodically ordered ZnO nanowires

Periodically ordered ZnO nanowire arrays were fabricated by a combination of soft templates created by electron beam lithography and an electrochemical process. Individual ZnO nanowires were precisely placed in desired locations to form two-dimensional periodic structures with specific patterns. Scanning electron microscopy and light diffraction measurements confirmed the long-range ordered structures in the nanowire arrays. Variable temperature photoluminescence revealed both band edge and defect emissions. The obtained photonic structures may have potential applications in optical and optoelectronic devices.     

Seed Free Growth of Aligned ZnO Nanowire Arrays on AZO Substrate

In the absence of commonly used seed layer, we can still successfully synthesized aligned ZnO nanowire arrays by the hydrothermal method. By using aluminum-doped zinc oxide (AZO) glass as a substrate, high-density and vertically aligned ZnO nanowires were synthesized directly on the substrate in the absence of the ZnO seed layer. The current-voltage curve indicated that the sample grown on AZO glass substrate in the absence of seed layer possesses better conductivity than that synthesized on FTO glass substrate with ZnO seed layer. Thus, a simplified, seed-free and low-cost experimental protocol was reported here for large-scale production of high quality ZnO nanowire arrays with promoted conductivity.