基于p-n、n-n異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米復(fù)合物的合成及其低溫下NO2氣敏性能研究.pdf

1、人類自進(jìn)入現(xiàn)代工業(yè)快速發(fā)展的時(shí)代以來(lái)，對(duì)不可再生的化石燃料的消耗日益增強(qiáng)但對(duì)后續(xù)產(chǎn)生的一些有毒有害氣體處理工藝卻仍顯落后，隨之而產(chǎn)生的，便是越來(lái)越嚴(yán)重的大氣污染問(wèn)題以及人員中毒問(wèn)題。有毒有害氣體特別是NOx對(duì)人類的危害極大，既能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧、酸雨，也會(huì)直接造成人類中毒。
　　本文通過(guò)高溫短時(shí)水熱制備n型半導(dǎo)體WO3納米顆粒，然后通過(guò)原位氧化聚合法將噻吩單體聚合成p型半導(dǎo)體聚噻吩(PTP)包覆在WO3納米顆粒表面，最終在較短合成時(shí)

2、間內(nèi)制備出不同組分PTP-WO3雜化物以形成p-n異質(zhì)結(jié)。同時(shí)雜化物中由于從S元素到W元素出現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移形成了新的較強(qiáng)的相互作用化學(xué)鍵（Sδ+-W5+），進(jìn)而提高了聚噻吩的熱穩(wěn)定性，這從熱重分析也可以看出。將所得雜化物制成氣敏元件運(yùn)用于室溫條件下有毒氣體NO2的氣敏檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)40％PTP-WO3組成雜化物對(duì)10 ppm濃度NO2靈敏度達(dá)到48.2，這是聚噻吩靈敏度的約3.5倍;通過(guò)響應(yīng)速率及線性關(guān)系得到40％PTP-WO3雜化物檢測(cè)極限能

3、夠達(dá)到450 ppb。這些氣敏性能的改進(jìn)提高，我們歸因于新化學(xué)鍵的作用以及p-n結(jié)的形成，并且通過(guò)SEM、BET、FTIR、XPS、TG等表征手段得到印證。
　　為了在較低操作溫度下檢測(cè)低濃度(≤1 ppm) NO2，本論文還通過(guò)改進(jìn)的Stober法合成SiO2模板并利用模板制備出直徑600 nm左右的單分散SnO2及ZnO-SnO2復(fù)合物空心球結(jié)構(gòu)。將材料制成氣敏元件進(jìn)行氣敏測(cè)定發(fā)現(xiàn)，SnO2及ZnO-SnO2復(fù)合物對(duì)NO2均有

4、很好地響應(yīng)度，且ZnO-SnO2復(fù)合物較之SnO2有很大提高，其中ZnSn-1（Zn/Sn摩爾比實(shí)際為11.7 at％）復(fù)合物氣敏最好，比SnO2靈敏度提高四倍達(dá)到81且有較好的選擇性。把氣敏性能的提高歸功于復(fù)合過(guò)程中氧空位增加以及復(fù)合界面形成n-n異質(zhì)結(jié)，并通過(guò)一系列表征加以佐證。
　　在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，在研究異質(zhì)結(jié)氣敏性能的同時(shí)，還探究了新型氣敏元件的制備和運(yùn)用。聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)作為柔性導(dǎo)電薄膜的一種，能夠很好地的作為