ZnO纳米线CO气敏性能与气体浓度的关系研究

以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线和掺杂Ni、Al的ZnO纳米线为气敏基料,以蒸馏水调和制备成旁热式气敏元件,用静态配气法对一系列浓度的一氧化碳气体进行了气敏性能的测试。结果表明掺杂的纳米ZnO元件与纯的纳米ZnO元件相比对CO气体的灵敏度更高,三种元件的灵敏度与所测气体浓度均呈现先上升后下降的变化趋势,且在同一浓度下出现最高值。     

纳米ZnO气敏元件对H2的测定研究

以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线以及Ag掺杂ZnO纳米线为气敏基料制备成旁热式气敏元件,用静态配气法对不同浓度的H2进行气敏性能测试。利用测试结果,绘制元件灵敏度与所测气体浓度的关系曲线,并对此曲线进行了线性拟合。结果表明,Ag掺杂纳米ZnO元件与纯纳米ZnO元件相比会明显提高对H2的灵敏度,两类元件的气敏性能与所测气体浓度呈现相同的变化规律。用拟合方程计算出的气体浓度值与实际检测值间吻合较好,误差小于10%。因此,可以利用这两类元件及其拟合直线对H2气体浓度进行测定。     

Ag掺杂对ZnO纳米线气敏性能的影响

以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线和Ag掺杂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100ppm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，Ag掺杂后，ZnO纳米线对四种气体灵敏度的最高值分别提高了230％，92％，158％，49％，缩短了响应时间和恢复时间。     

Ni掺杂对ZnO纳米线甲烷气敏性能的影响

以采用物理热蒸发法制备的纯ZnO纳米线和Ni掺杂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为10^-4的甲烷气体进行了气敏性能的测试．结果表明Ni掺杂使ZnO纳米线对甲烷灵敏度提高了182％，响应时间和恢复时间分别缩短了3和2s．Ni的掺杂，在ZnO半导体禁带中引入新的复合中心，形成附加能级，提高了ZnO纳米线对甲烷的灵敏度．     

氧化钨纳米线敏感膜对CO气体的气敏性能

采用丝网印刷法制备了氧化钨纳米线敏感膜,系统研究了不同热处理温度下敏感膜的结构、形貌以及对CO气体的气敏性能.结果表明,氧化钨纳米线敏感膜具有较高的结构稳定性,经450℃热处理后其结晶取向和结构均未发生变化;热处理温度的升高有助于提高敏感膜的晶化程度,同时导致其表面的氧化钨纳米棒逐渐变短、变粗直至消失,并最终形成较大的纳米颗粒;经300℃热处理的敏感膜在300℃时对1×10 叫CO气体具有最佳的气敏性能,其灵敏度为17.64,响应时间为8s,恢复时间为16s.     

ZnO薄膜气敏元件

通过在Al2O3衬底上粉末溅射ZnO做出了气敏特性和稳定性较好的ZnO薄膜气敏元件,实现ZnO薄膜的实用化,表明了ZnO是除SnO2外又一种新的气敏基材料.文中还对ZnO薄膜有关气敏特性和元件的气敏电流IG随酒气浓度C变化的规律进行了介绍.     

Ag掺杂ZnO纳米线酒敏性能的研究

利用浸渍法将ZnO纳米线浸渍于AgNO3溶液中制备了Ag 掺杂的ZnO纳米线.借助X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对纳米线的晶体结构和形貌进行了表征.结果表明纳米线既含面心立方结构的Ag又含有六方纤锌矿结构的ZnO.三维网络结构的ZnO纳米线被一层致密的Ag颗粒包裹并在其表面形成了大量的具有高比表面剂的孔洞结构.将纯的和Ag掺杂的ZnO 纳米线都作为酒敏传感材料,在酒精浓度为0.001%,工作温度为150～400℃的范围内测试了它们的气敏特性,结果显示,Ag掺杂的ZnO纳米线的酒精灵敏度比纯ZnO纳米线提高了14.在工作温度为350℃的条件下测试了它们的响应-恢复时间.气敏元件的酒敏特性主要归结于表面吸附效应.     

紫光激发提高Ag修饰的ZnO纳米线的气敏特性

为了提高ZnO纳米线的酒敏特性,利用紫光激发经浸渍法获得Ag修饰的ZnO纳米线.利用扫描电子显微镜（SEM）,X射线衍射仪（XRD）对修饰后的ZnO纳米线进行了晶体结构和形貌的表征.结果表明其晶体结构中既有六方纤锌矿结构的ZnO,又有面心立方的Ag.三维网络结构的ZnO纳米线的表面被一层致密的具有高孔隙率的Ag颗粒覆盖,使得ZnO纳米线具有更高的比表面积.纯ZnO纳米线和Ag修饰的ZnO纳米线都用作气敏基料,根据它们在酒精蒸气中紫光照射和无紫光照射条件下电阻的变化来测定它们的气敏特性.结果显示紫光照射下经质量分数为6%AgNO3修饰的ZnO纳米线对酒精蒸气的最大灵敏度由75.8提高到175.77.此过程中光催化氧化-还原反应起到了重要作用.     

ZnO纳米线原位生长的ESEM方法

以环境扫描电镜(ESEM)为基础,配置氧气微注入系统及加热台附件,作为ZnO纳米线生长的微型实验室。实验结果表明,纯Zn片在环境压力为1×10-2Pa和300℃的环境条件下,可原位反应生成直径几十纳米的、较均匀的ZnO纳米线。     

球状ZnO纳米线的制备

在氩气氛围下,以氧气为反应气,用VS机制热蒸发锌粉,在硅衬底上成功地制备出了球状的ZnO纳米线,整个过程没有任何催发剂参与;用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射等分别对其形貌、结构及其成份进行了表征;并就影响球状ZnO纳米线的因素进行了分析.     

High-strain sensors based on ZnO nanowire/polystyrene hybridized flexible films

A type of strain sensor with high tolerable strain based on a ZnO nanowires/polystyrene nanofibers hybrid structure on a polydimethylsiloxane film is reported. The novel strain sensor can measure and withstand high strain and demonstrates good performance on rapid human-motion measurements. In addition, the device could be driven by solar cells. The results indicate that the device has potential applications as an outdoor sensor system.     

掺杂Al2O3纳米粉对ZnO厚膜气敏传感器性能的影响

以ZnO纳米粉(平均粒径30 nm)和Al2O3纳米粉(平均粒径5 nm)为原料,利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺制备了纯ZnO厚膜气敏传感器和掺杂Al2O3(掺杂量为2wt%和5wt%)的ZnO厚膜气敏传感器.对这三种厚膜传感器的本征电阻及对乙醇蒸汽的敏感特性进行了测试.结果表明:掺杂少量Al2O3纳米粉可明显降低ZnO气敏传感器的本征电阻,改善传感器的烧结性能,同时还可降低其最佳工作温度,提高器件对乙醇的灵敏度.结合厚膜气敏传感器的显微结构分析结果,对出现上述差异的原因进行了讨论.     

利用纳米ZnO粉制备厚膜气敏传感器的研究

以ZnO纳米粉(平均粒径30nm)为原料,利用水热热压方法制备了ZnO多孔纳米固体,同时用通常的水热法对ZnO纳米粉进行了预处理(预处理ZnO纳米粉)。然后,分别以ZnO多孔纳米固体和预处理ZnO纳米粉为原料,制备了厚膜气敏传感器。本征电阻的测试结果表明,这两种厚膜气敏传感器的本征电阻比用未经处理的ZnO纳米粉(以下简称“原料ZnO纳米粉”)制备的厚膜气敏传感器大大降低并很快达到稳定状态。有效地改善了器件工作的稳定性。结合对三种传感器的显微结构分析,对出现上述差异的原因进行了讨论。     

ZnO纳米线阵列的图形化生长

采用光刻和射频磁控溅射技术在Si衬底上制备了图形化的ZnO种子层薄膜。分别采用气相榆运和水热合成法，制备了最小单元为30μm的图形化的ZnO纳米线阵列。X射线衍射（XRD）分析显示单晶纳米线阵列具有高度的c轴[001]择优取向生长性质，从扫描电子显微镜（SEM）照片看出，阵列图形完整清晰，边缘整齐，纳米线阵列在室温下光致发光（PL）谱线中在380hm左右具有强烈的紫外发射峰，可见光区域发射峰得到了抑制，证明ZnO纳米线阵列氧空位缺陷少，晶体质量高。     

Synthesis of ZnO nanowire array film on Mg doped gallium nitride substrate

ZnO nanowire array films, composed of well aligned ZnO nanowires ～200?nm in diameter and 1?μm in length, were successfully synthesised on Mg doped gallium nitride by hydrothermal method. In addition, the films possess quite flatten surface. In the synthesised process, there was no catalyst that had been used. Growth conditions were comprehensively discussed in the process of aqueous solution method. It was found that the length of ZnO nanowires and the thickness of the film could be tunable by altering solution concentration and growth time. Such ZnO film assembled with vertically aligned nanowire may have potential applications as UV light emitting diodes.     

掺杂Fe2 O3对ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器性能的影响

以ZnO纳米粉(平均粒径30 nm)和Fe2O3,纳米粉(平均粒径90 nm)为原料,利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺,制备了纯ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器和掺杂Fe2O3(掺杂量为1wt%,2wt%和5wt%)的ZnO厚膜气敏传感器.分别测试了这四种厚膜气敏传感器的本征电阻(传感器在空气中的电阻值)及其对乙醇,汽油,丙酮,对二甲苯,氢气,甲烷和CO敏感特性.结果表明:当工作温度在较低时,Fe2O13,的掺杂可明显降低ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器的本征电阻,并提高其工作稳定性,而适量Fe2O3的掺杂可以提高ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器对乙醇蒸气和汽油的灵敏度.结合对传感器厚膜的显微结构分析结果,我们对出现上述差异的原因进行了初步讨论.     

Fabrication and characterization of Ga-doped ZnO nanowire gas sensor for the detection of CO

We demonstrate an efficient CO sensor using Ga-doped ZnO (GZO) nanowires (NWs). Various GZO NWs are synthesized with Au catalysts on sapphire substrates by hot-walled pulse laser deposition. The deposition temperature of ZnO NWs was in the range of 800-900 °C. Scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and photoluminescence (PL) characterizations indicate that the obtained NWs have the well-crystallized hexagonal structure with customized Ga-doping concentration of 0-5 wt.%. The NWs have the diameter of about 50 nm and the length of about 8 µm. After depositing the Ag electrodes on both sides of the NW cluster, the resistance change is checked with the exposure to CO gas in the self-designed gas chamber that can facilitate the detection of the resistance change and the control of gas flow as well as temperature. The detected resistance modulations are 1.0 kΩ and 83.2 kΩ in the cases of 3 wt.% GZO and pure ZnO NW clusters, respectively, indication that we successfully customize the sensitivity of the gas sensors by controlled doping.     

ZnO纳米线阵列修饰对材料表面浸润性调控

采用溶胶-凝胶法制备了ZnO薄膜,利用溶剂热沉积法获得大面积均匀ZnO纳米线阵列。通过对水在ZnO材料表面的浸润性研究,发现薄膜材料表面的粗糙度对ZnO膜亲水性有增强作用,而周期性ZnO阵列微结构表面可以实现其疏水性质增强效果。同时从理论上分析了这两种现象的物理机制,讨论了空气填隙对ZnO纳米线阵列表面的浸润性质的敏感性。制备出ZnO纳米线阵列的表观接触角约为103°,具有较强的疏水性质,可为进一步的ZnO光流控研究提供实验基础。