高温合成异质结构复合材料及其应用研究

【摘要】随着现代社会的发展，各类有毒有害气体、易燃易爆气体对人类居住的环境影响越来越严重，因此开发准确快速探测目标气体的气体传感器是科学研究的重要任务之一。对于气体传感器的要求，不仅需要高的灵敏度、好的选择性、稳定性，而且在较低温度或常温下有良好的检测能力。以ZnO为代表的宽带隙半导体材料作为光激发气敏材料已被研究多时。但其仅利用到紫外光，限制了光激发气体传感器的实际应用。因此利用窄带隙的半导体材料（如：CdS、Bi2S3、CdSe、PbS、LnP）作为气敏材料或光敏材料，并在可见光激发下研究气敏活性是当今热点。本论文研究内容包括以下三个方面：(1)通过气-液-固方法，以金作为催化剂成功地制备了硒化镉（CdSe）纳米带，将CdSe纳米带应用在可见光增强气体传感器。在200℃时，可见光激发的气敏传感器检测50-1000ppm的乙醇气体，发现相比与无光条件下表现出更高的气敏活性。我们认为这是由于硒化镉纳米带表面在可见光照射下增加载流子浓度，提高了CdSe纳米带气敏传感器活性。(2)利用高温法合成CdSe/ZnO异质结构，相比于ZnO基的气体传感器有更高的气敏活性。通过XRD、SEM、TEM表征说明了ZnO纳米棒良好的生长在CdSe纳米带表面。我们将此异质结构的复合物材料制成气敏器件，检测不同浓度乙醇气体。研究发现无论是黑暗或光照条件下，CdSe/ZnO复合材料的灵敏度均比ZnO纳米棒高，并且最佳温度下降到160℃。初步探讨了气敏活性的机理，说明复合材料能够提高气敏活性。(3)通过热气相合成法成功的制备了高度有序的狗尾草状Si/SiOx-Sn异质结构纳米材料。利用扫描电子显微镜，X射线衍射仪，透射电子显微镜和能量散射X光谱仪对异质结构进行分析，并初步探讨其生长机理。此外，当Si/SiOx-Sn异质结构经过600℃煅烧后，在560nm波长处具有宽的发射峰（激发波长514nm），我们认为这是由于锡被氧化成二氧化锡其结构缺陷和氧空穴引起的。由于异质材料的荧光特性，它在光纤荧光气体传感器方面有潜在的应用价值。
【作者】林章清；
【导师】邵名望；
【作者基本信息】苏州大学，无机化学，2014，硕士
【关键词】硒化镉；氧化锌；纳米复合材料；化学气相合成；气体传感；

【参考文献】
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