多層多孔SnO2、ZnO納米結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用研究.pdf

1、近些年來(lái)，大量研究者從事小型氣體傳感器的研究，特別是有毒氣體的探測(cè)和污染監(jiān)控。這些研究工作主要包括新材料、新方法、新原理的發(fā)展和突破。納米材料作為近些年來(lái)出現(xiàn)的新型材料，特別適用于氣體傳感器領(lǐng)域。納米材料具有體積小、比表面積大、形貌特殊等特點(diǎn)，其中分層多空狀的納米材料對(duì)不同有毒氣體的靈敏度高于其他形貌材料。SnO2作為一種常見(jiàn)的n型半導(dǎo)體，它的禁帶寬度為3.67eV，可以制備成各種形貌的納米材料，用于氣體傳感器時(shí)靈敏度高、響應(yīng)恢復(fù)性能好

2、，具有廣闊的發(fā)展前景。
　　染料敏化太陽(yáng)能電池由于成本低廉、生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單和相對(duì)高的效率，在將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能方面有很大前景?，F(xiàn)在染料敏化太陽(yáng)能電池中主要研究的光電材料是TiO2，其轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到11％以上。相比較而言，其他金屬氧化物半導(dǎo)體，例如氧化鋅和氧化錫，雖然有可比擬的禁帶寬度和光電化學(xué)屬性，受關(guān)注程度小于TiO2。ZnO的電子遷移率達(dá)到205-1000cm2V-1s-1，高于TiO2(～0.1-4cm2V-1s-1)，應(yīng)用

3、于染料敏化太陽(yáng)能電池的電極，有助于光注入電子的擴(kuò)散輸運(yùn)。并且，ZnO可以制備成各種納米結(jié)構(gòu)，例如納米粒子、納米線、納米管等等，這為提高電荷收集來(lái)改良電極形貌提供了更多的選擇。然而，ZnO基的燃料敏化太陽(yáng)能電池至今為止的轉(zhuǎn)換效率仍然低于TiO2。這為我們通過(guò)對(duì)電極的結(jié)構(gòu)和形貌修飾來(lái)提高效率留下了足夠的空間。
　　本課題主要從事一種分層多空狀SnO2納米支架材料的簡(jiǎn)單有效的制備方法及其在氣體傳感器上的應(yīng)用。傳統(tǒng)的SnO2納米材料通常顆

4、粒大小分布不均勻、分散性不好且容易團(tuán)聚，造成氣體傳感器靈敏度下降、響應(yīng)恢復(fù)慢。本文主要使用油菜花花粉粒作為支架模板，制備分層多孔狀SnO2結(jié)構(gòu)。制備得到的材料是直徑大約為9μm球形的大顆粒，大顆粒表面由開(kāi)放的空隙網(wǎng)狀連接結(jié)構(gòu)構(gòu)成，直徑為幾納米的小顆粒均勻分布在里面，粒子之間連接性能好，導(dǎo)電性能好，測(cè)得的表面積高達(dá)135.98m2g-1，有利于氣體分子傳輸和傳感反應(yīng)。
　　將制備的SnO2支架包覆在以陶瓷為基底的電極上得到氣體傳感器

5、，對(duì)乙醇?xì)怏w進(jìn)行氣敏性能測(cè)試，達(dá)到的性能有以下幾個(gè)方面:(1)探測(cè)極限低，在300℃的工作溫度下能探測(cè)到20ppm濃度的乙醇?xì)怏w，達(dá)到工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn);(2)探測(cè)靈敏度好。在200ppm的乙醇?xì)怏w濃度下，靈敏度達(dá)到了9.1，而在20ppm的濃度下，靈敏度也達(dá)到了1.24。
　　本課題從事的另一項(xiàng)工作是分層多孔狀ZnO納米支架的制備及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。這種材料有比較大的比表面積(105.6m2g-1)和良好的光散射屬性，在