稀土摻雜ZnO納米纖維的制備及氣敏性能研究.pdf

1、ZnO是一種寬禁帶、直接帶隙Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體，它的禁帶寬度為3.37eV，在室溫下，它的激子結(jié)合能可達60meV，具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，屬于P63mc空間群。晶格常數(shù)分別為a=0.325nm、c=0.521nm。ZnO具有優(yōu)良的電學、光學、壓電和氣敏等性能，被廣泛應用于許多重要領(lǐng)域。
　　 本文采用靜電紡絲法制備了純ZnO和Ce、La、Er等稀土摻雜ZnO納米纖維，系統(tǒng)探討了PVA的濃度、紡絲電壓和接收距離、無機鹽含量、燒結(jié)溫

2、度等因素對靜電紡絲過程的影響，通過實驗，獲得了最佳制備參數(shù):PVA溶液濃度為10％，紡絲電壓為10kV，接收距離20cm，PVA的質(zhì)量與無機鹽的質(zhì)量比是1∶1，燒結(jié)溫度650℃，時間是2.5h，利用這些最佳參數(shù)制備了稀土摻雜ZnO納米纖維。采用XRD、SEM、TEM、熒光光譜儀、氣敏測試儀分別對納米纖維的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、光學性能和氣敏性能進行表征。從氣敏元件的靈敏度、響應和恢復時間、選擇性以及工作溫度等方面系統(tǒng)探討稀土元素的摻雜種類

3、及摻雜量對ZnO納米纖維氣敏特性的影響，測試氣體包括H2S、C2H5OH、CH3COCH3、CH3OH、HCHO、CO和口NO。
　　 研究結(jié)果表明:Ce摻雜能夠提高ZnO納米纖維對丙酮蒸汽的靈敏度，在Ce摻雜量為6at.％時，對丙酮蒸汽的靈敏度達到最大，同時Ce的摻雜能夠降低ZnO納米纖維的工作溫度，響應和恢復速度較快;La摻雜ZnO納米纖維對10ppmH2S氣體的靈敏度得到明顯的提高，隨著La摻雜量的增加，對H2S氣體的靈敏