Au纳米颗粒负载WO_3纳米花复合结构的二甲苯气敏性能

本文采用水热法成功制备了Au纳米颗粒负载的WO_3纳米花材料,并运用XRD,SEM,TEM等手段对其晶体结构和形貌进行了表征,并详细研究了其对二甲苯的气敏性能.首先对Au的浓度和气敏元件的工作温度进行了优化,结果表明,0.4μl Au纳米颗粒负载的WO_3对二甲苯的灵敏度最高,最佳工作温度为250℃.同纯WO_3相比,Au纳米颗粒负载的WO_3纳米花具有更快的响应/恢复速度和更高的目标气体选择性,在100 ppm二甲苯中灵敏度达到了29.5.此外,检测限度可以低至5 ppm水平.最后对气敏元件表面可能发生的氧化还原反应的机理进行了研究和讨论,认为Au负载的WO_3纳米花材料有望应用于二甲苯气体传感器.     

氧化铟/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)复合材料的微结构及其热电性能研究

通过化学氧化合成的方法将纳米In_2O_3复合到聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)中得到In_2O_3/PEDOT复合材料.利用X射线衍射、红外光谱、电子显微镜及正电子湮没等方法对复合材料的微观结构进行了系统研究,同时对材料的热学和电学性能进行了表征.结果表明,当In_2O_3的含量在22 wt%以下时,In_2O_3能很好地分散到PEDOT基体中.热电性能测试则显示In_2O_3/PEDOT复合材料的导电率随In_2O_3含量增加明显增大.纯PEDOT的电导率仅为7.5 S/m,而含12.3 wt%In_2O_3的复合材料的电导率达到25.75 S/m.该复合材料相应的功率因子(68.8×10~(-4)μW/m·K~2)相对于纯的PEDOT(14.5×10~(-4)μW/m·K~2)提高了近4倍.另外,复合材料的热导率相对于纯PEDOT也有所降低.最终复合材料的热电优值由0.015×10~(-4)提高到了0.073×10~(-4).结果表明,In_2O_3/PEDOT复合材料的热电性能相对于纯PEDOT的热电性能得到了比较明显的提高.     

多孔ZnO微米球的制备及其优异的丙酮敏感特性

以六水合硝酸锌、尿素为原料,以六亚甲基四胺为表面活性剂,利用水热法合成了多孔氧化锌微米球.通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和吸附仪对样品的结构、形貌、比表面积和孔径进行了表征.利用所得多孔微米球氧化锌制备了气敏元件,并对其气敏特性进行了测试.结果表明:在280℃的工作温度下,表面多孔氧化锌微米球气敏元件对50 ppm的丙酮气体的灵敏度为26.8,响应时间和恢复时间分别约为4 s和10 s,并具有良好的选择性.     

细菌纤维素模板法制备p-Co_3O_4/n-ZnO复合材料及气敏特性研究（英文）

本文利用细菌纤维素为模板制备了p型Co_3O_4修饰的n型ZnO纳米复合材料,通过XRD、SEM、HRTEM、EDS和XPS等手段对纳米复合材料的组成、形貌与元素分布进行了相应的表征.相对于纯ZnO来说,p-Co_3O_4/n-ZnO复合材料对有机挥发性气体响应的灵敏度有明显提升,例如复合材料对100 ppm丙酮的灵敏度为63.7(最佳温度为180℃),是纯ZnO(最佳温度为240℃,灵敏度为2.3)的26倍.从材料表面氧空位(缺陷控制)、Co_3O_4的催化活性以及p-n异质结三个方面解释了复合材料对VOCs的高响应特性.同时细菌纤维素可以作为模板设计功能化的异质结复合物用于VOCs的测试或者其他应用.     

纳米晶HoFeO3的合成及其气敏性能研究

为开发新型具有高性能的气敏材料 ,以Ho2 O3 、Fe(NO3) 3·9H2 O、硝酸 (1∶1)为原料 ,在柠檬酸体系中 ,用溶胶凝胶法合成了具有钙钛矿结构的稀土复合氧化物HoFeO3;用XRD、TEM对产物的组成、粒径大小、形貌进行了表征 .结果表明 ,产物为纳米颗粒 ,平均粒径为 2 5nm左右 ,且为颗粒均匀的圆球形 .另外 ,在最佳工作温度为3 10℃时 ,采用静态配气法测试了材料的气敏性能 ,发现HoFeO3 对体积分数为 0 .5 的乙醇的灵敏度高达 10 3 ,高出其它被测气体 5倍以上 ,因此 ,HoFeO3 对乙醇有较好的灵敏度和抗干扰能力 .且元件的响应恢复特性良好 ,响应时间和恢复时间分别为 12和 7s     

电化学电镀ZnO对石墨烯基NO_2气敏传感器的气敏性影响

通过低压化学气相沉积的方法制备了单层石墨烯,用电化学电镀的方法在石墨烯表面沉积了氧化锌纳米层,制作出一种新的、简单、高效的掺杂氧化锌纳米层的石墨烯基气敏传感器,并研究了本征的和电镀氧化锌的石墨烯基气敏传感器对不同体积分数的NO_2气体的响应特性和恢复特性。实验表明:在工作电压-0.5V,时间300s的条件下电镀ZnO的石墨烯基传感器的气敏性最好,其对10ppm NO_2的灵敏度为-22.126%(本文中定义灵敏度为测量电阻R与本征电阻R_0的差值与本征电阻的比值,故为负值),是本征石墨烯传感器的3.85倍,且响应的最低浓度达到0.5ppm(其灵敏度为-0.786%)。     

银纳米颗粒/多孔硅复合材料的制备与气敏性能研究

采用双槽电化学腐蚀法以电阻率为10-15 Ω·cm的p型<100>晶向的单晶硅片制备了孔径约为1.5 μm, 孔深约为15-20 μm的p型多孔硅, 并以此多孔硅作为基底采用无电沉积法通过调控沉积时间在其表面沉积了不同厚度的银纳米颗粒薄膜. 采用扫描电子显微镜和X 射线衍射仪表征了银纳米颗粒/多孔硅复合材料的形貌和微观结构, 结果表明银纳米颗粒较均匀的分布于多孔硅的表面上且沉积时间对产物的形貌有重要影响. 采用静态配气法在室温下研究了银纳米颗粒/多孔硅复合材料对NH₃的气敏性能. 气敏测试结果表明沉积时间对产物的气敏性能影响较大. 当沉积时间较短时, 适量银纳米颗粒掺杂的多孔硅复合材料由于其较高的比表面积以及特殊的形貌和结构, 对NH₃气体表现出较高的灵敏度、优良的响应/恢复性能. 室温下, 其对50 ppm 的NH₃气体的气敏灵敏度可以达到5.8左右.     

微流控技术制备ZnO纳米线阵列及其气敏特性

利用微流控技术在微通道中制备了Zn O纳米线阵列,通过X射线衍射和扫描电子显微镜分别对纳米线的物相和表面形貌进行了表征.结果发现,合成的Zn O纳米线具有良好的c轴择优取向性和结晶度.同时,对Zn O纳米线阵列在丙酮、甲醇和乙醇气体中的气敏特性进行了研究,测试结果表明:在最佳工作温度(475?C)下,纳米线阵列对200 ppm(1 ppm=10-6)丙酮气体的最大灵敏度可达8.26,响应恢复时间分别为9和5 s;通过与传统水热法制备的Zn O纳米线的气敏性能相比较发现,基于微流控技术制备的纳米线阵列具有更高的灵敏度和更快的响应恢复速度.最后,从材料表面氧气分子得失电子的角度对Zn O纳米线气敏机理进行了讨论.     

氧化钨纳米线-单壁碳纳米管复合型气敏元件的室温NO2敏感性能与机理

利用溶剂热法合成了一维的氧化钨纳米线, 通过掺入适量单壁碳纳米管(SWNT)制备了基于氧化钨纳米线-SWNT 复合结构的室温气敏元件并评价了其对NO₂气体的室温敏感性能. 利用X射线与扫描电子显微镜表征了材料的微结构, 结果表明, 合成的氧化钨纳米线具有单斜的W₁₈O₄₉结构, 复合材料中SWNT被包埋在氧化钨纳米线中间. 气敏性能测试结果表明, 氧化钨纳米线-SWNT复合结构气敏元件在室温下对NO₂气体表现出了高的灵敏度和超快的响应特性; 较低的SWNT掺入量对获得好的气敏性能有利. 分析了基于复合结构材料气敏元件的可能的气敏机理, 认为元件良好的室温敏感性能与SWNT掺入在复合结构材料中引入大量的贯穿气孔和p-n异质结有关.     

Co3O4掺杂SnO2体系的乙醇和丙酮气敏特性

通过研磨、涂浆和700 ℃ 烧结3 h的方法， 得到了一系列Co3O4掺杂的SnO2纳米颗粒厚膜． 发现在300 ℃ 的工作温度下复合膜对乙醇和丙酮表现了很好的气敏性质， 尤其是在摩尔比Co/Sn为5%时效果达到最好． 对1000 ppm的乙醇和丙酮的灵敏度分别为301和200，为没有Co掺杂时的SnO2时的7倍和5倍．同时，Co3O4的掺杂没有使得对H2的灵敏度有很大的提高，即提高了乙醇和丙酮对氢气的选择性．最后讨论了提高气敏性能的机制．     

Ti掺杂W$lt;sub$gt;18$lt;/sub$gt;O$lt;sub$gt;49$lt;/sub$gt;纳米线的电子结构与NO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;敏感性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,通过理论建模,研究了Ti掺杂的非化学计量比W₁₈O₄₉纳米线的几何与能带结构以及电子态密度,并通过进一步计算NO₂/Ti-W₁₈O₄₉纳米线吸附体系的吸附能、电荷差分密度与电荷布居,分析了Ti掺杂W₁₈O₄₉纳米线的气体吸附与敏感性能. 计算发现,Ti掺杂改变了W₁₈O₄₉纳米线的表面电子结构,引入的额外的杂质态密度和费米能级附近能带结构的显著变化,使掺杂纳米线带隙与费米能级位置改变,纳米线导电性能增强. 吸附在W₁₈O₄₉纳米线表面的NO₂作为电子受体从纳米线导带夺取电子,导致纳米线电导降低,产生气体敏感响应. 与纯相W₁₈O₄₉纳米线相比,NO₂/Ti-W₁₈O₄₉纳米线吸附体系内部存在更多的电子转移,从理论上定量地反映了Ti掺杂对改善W₁₈O₄₉纳米线气敏灵敏度的有效性. 对Ti掺杂纳米线不同气体吸附体系电子布居的进一步计算表明,Ti掺杂纳米线对NO₂气体具有良好的灵敏度和选择性. 关键词： 密度泛函计算 Ti掺杂 18O₄₉纳米线')" href="#">W₁₈O₄₉纳米线 气敏     

Electrical properties of ZrO2-In2O3-Y2O3 and its application to a membrane for gas separation

Electrical properties of In₂O₃-doped yttria-stabilized zirconia (In-YSZ) were investigated. The solubility limit of In₂O₃ in YSZ (10 mol% Y₂O₃) is 17.5 mol%. The total conductivity depended on the concentration of In₂O₃. The activation energy of In-YSZ was higher than that of YSZ. From the oxygen partial pressure (P_o2) dependence of the total conductivity of In-YSZ, the electronic conductivity increased with increasing In₂O₃ concentration at low oxygen partial pressures and at high temperature. From the results, we discussed the applicability of In-YSZ to a membrane for hydrogen production from direct water splitting at high temperature.     

Formaldehyde-sensing characteristics of perovskite La0.68Pb0.32FeO3 nano-materials

La_0.68Pb_0.32FeO₃ ceramic powder with orthogonal perovskite phase was prepared using sol–gel method. The formaldehyde-sensing characteristics for the sample were examined between 40 and 360 °C. The experimental results revealed that the sensor based on the sample La_0.68Pb_0.32FeO₃ shows excellent gas-sensing characteristics to formaldehyde gas and the operating temperature is very low. With increasing concentration of formaldehyde, the resistance of the sensor based on the sample La_0.68Pb_0.32FeO₃ increases. The response and recovery times for the sample to formaldehyde gas are about 25 and 20 s, respectively.     

硅纳米线/氧化钒纳米棒复合材料的制备与气敏性能研究

采用纳米球光刻和金属辅助刻蚀法以p型单晶硅片制备了硅纳米线阵列, 并以此作为基底, 通过溅射不同时长的金属钒薄膜并进行热退火氧化处理, 制备出硅纳米线/氧化钒纳米棒复合材料. 采用扫描电子显微镜和X射线衍射仪表征了该复合材料的微观特性, 结果表明该结构增大了材料的比表面积, 有利于气体传感, 并且镀膜时间对后续生长的氧化钒纳米棒形貌有明显影响. 采用静态配气法在室温下测试了该复合材料对NO₂的气敏性能, 气敏测试结果表明沉积钒膜的时间对复合材料的气敏性能影响较大. 当选择合适的镀膜时间时, 适量氧化钒纳米棒增加了材料表面积并形成大量pn结结构, 相比纯硅纳米线对NO₂气体的灵敏度有明显提升, 且在室温下表现出优良的选择性. 同时, 对气敏机理做了定性解释, 认为硅纳米线与氧化钒纳米棒之间形成的pn结及能带结构在接触NO₂ 时的动态变化是其气敏响应提升的主要机制.     

In2O3晶体电子结构和光吸收机理研究

为了得到准确的In₂O₃晶体电子结构, 本文分别采用GGA, GGA+U, HSE06的方法计算了电子结构, 并进行了G₀W₀修正, 通过比较计算结果, 得到HSE06+G₀W₀方法计算得到的禁带宽带最接近实验结果. 在此基础上使用Hedin的G₀W₀近似方法和Bethe-Salpeter方程计算得到了In₂O₃晶体的光学性质, 计算结果与实验结果吻合很好, 在此基础上通过对准粒子能带结构、光学跃迁矩阵和光学吸收谱的分析, 给出了In₂O₃晶体的光学跃迁机理.     

沟道层厚度对室温制备的In2O3薄膜晶体管器件性能的影响

在室温下采用直流磁控溅射以SiO₂/Si为衬底制备了不同沟道层厚度的底栅式In₂O₃薄膜晶体管,讨论了沟道层厚度对底栅In₂O₃薄膜晶体管的电学性能的影响。实验结果表明:器件的特性与沟道层厚度有关,最优沟道层厚度的In₂O₃薄膜晶体管为增强型,其阈值电压为2.5 V,开关电流比约为10⁶,场效应迁移率为6.2 cm²·V^-1·s^-1。     

In2O3/CuO纳米异质结的制备和光催化性质研究

通过溶胶-凝胶结合静电纺丝过程制备了In₂O₃/CuO纳米异质结。XRD和Raman光谱的研究表明,随着前驱物中Cu/In比例的增加,CuO相的含量逐渐增加。吸收光谱研究表明,随着CuO含量的增加,复合纳米结构的可见光吸收明显增强。光催化实验研究结果表明,In₂O₃/CuO纳米异质结具有比单一相的In₂O₃和CuO更强的光催化性能,其主要来源于异质结所导致的增强的光生电子和空穴的分离效率。     

Electrical and magnetic properties of polyaniline/Fe3O4 nanostructures

We report on electrical and magnetic properties of polyaniline (PANI) nanotubes (150 nm in diameter) and PANI/Fe₃O₄ nanowires (140 nm in diameter) containing Fe₃O₄ nanoparticles with a typical size of 12 nm. These systems were prepared by a template-free method. The conductivity of the nanostructures is 10⁻¹–10⁻² S/cm; and the temperature dependent resistivity follows a ln ρT^−1/2 law. The composites (6 and 20 wt% of Fe₃O₄) show a large negative magnetoresistance compared with that of pure PANI nanotubes and a considerably lower saturated magnetization (M_s=3.45 emu/g at 300 K and 4.21 emu/g at 4 K) compared with the values measured from bulk magnetite (M_s=84 emu/g) and pure Fe₃O₄ nanoparticles (M_s=65 emu/g). AC magnetic susceptibility was also measured. It is found that the peak position of the AC susceptibility of the nanocomposites shifts to a higher temperature (>245 K) compared with that of pure Fe₃O₄ nanoparticles (190–200 K). These results suggest that interactions between the polymer matrix and nanoparticles take place in these nanocomposites.     

钒掺杂W18O49纳米线的室温p型电导与NO2敏感性能

钨氧化物纳米线在高灵敏度低功耗气体传感器中极具应用潜力, 且通过掺杂改性可进一步显著改善其敏感性能. 本文以WCl₆为钨源, NH₄VO₃为掺杂剂, 采用溶剂热法合成了钒掺杂的W₁₈O₄₉纳米线. 利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱仪表征了纳米线的微结构, 并利用静态气敏性能测试系统评价了掺杂纳米线的NO₂敏感性能. 研究结果表明: 五价钒离子受主掺杂进入氧化钨晶格结构, 抑制了纳米线沿轴向的生长并导致了纳米线束的二次集聚; 室温下, 钒掺杂W₁₈O₄₉纳米线接触NO₂气体后表现出反常的p型响应特性; 随工作温度逐渐升高至约110 ℃时, 发生从p型到n型的电导特性转变; 该掺杂纳米线气敏元件对浓度低至80 ppb (1 ppb=10^-9) 的NO₂气体具有明显的室温敏感响应和良好的响应稳定性. 分析并探讨了钒掺杂W₁₈O₄₉纳米线的高室温敏感特性及其p-n电导转型机理, 认为钒掺杂W₁₈O₄₉纳米线在室温下的良好敏感响应及反常p型导电性与掺杂纳米线表面高密度非稳表面态诱导的低温气体强吸附有关. 关键词： 氧化钨 纳米线 气体传感器 室温灵敏度