氧化銅基納米復合材料的制備及NH3氣敏性能研究.pdf

1、為了對環境和工業中NH3實施有效的檢測及監控，本文通過高壓靜電紡絲法結合高溫煅燒過程，制備出一維CuO納米材料以及Co3O4/CuO和In2O3/CuO納米復合材料。對復合材料的形貌和結構進行了XRD，FT-IR，RAMAN，XPS，BET, SEM和TEM等分析，并在室溫條件下對NH3的氣敏性能進行測試，同時對其氣敏機理進行了初步探討。
　　本研究主要內容包括：⑴采用高壓靜電紡絲法通過改變煅燒溫度制備出一維純CuO納米棒，并研究

2、了不同煅燒溫度下的純CuO對NH3的氣敏響應。結果表明，在煅燒溫度為600℃下制得的純CuO具有一維納米棒結構，它是由CuO大粒子(～100 nm)相互連接組成，在CuO大粒子上分布著納米尺寸(～23 nm)的CuO小納米粒子，且具有P-P(CuO-CuO)同質結和存在著大量的氧缺陷。從而提高了600℃煅燒溫度下的純CuO納米棒的NH3氣敏性能，對100 ppm濃度的NH3氣敏響應靈敏度達到24.2％，響應時間為22.7s。⑵在純CuO

3、納米材料基體上摻雜P型半導體Co3O4，通過高壓靜電紡絲結合600℃下高溫煅燒，制備出具有P-P異質結的Co3O4/CuO納米鏈。研究發現，在摻雜P型半導體Co3O4之后，導致電子傳輸能力增強，載流子密度增大，因此材料展現出卓越的NH3氣敏性能。其中，CCNC-2(Cu∶Co摩爾比5∶2)傳感器室溫條件選擇性的檢測NH3，對100 ppm的NH3響應為4.72，響應時間低至1.3s，并且在放置12周后，對NH3的檢測濃度仍可達1 ppm

4、，具有較好的穩定性。⑶在純CuO納米材料基體上摻雜N型半導體In2O3，通過高壓靜電紡絲結合600℃下高溫煅燒，制備出不同摩爾比的In2O3/CuO納米棒。其中ICCN-5(Cu/In摩爾比為100∶5)樣品存在許多P-P(CuO-CuO)同質結，P-N(CuO-In2O3)異質結，而異質結會使得電子傳輸能力增強;同質結使得復合材料的缺陷氧含量和載流子密度增大。因此材料對NH3具有良好的氣敏性能，當通入100ppmNH3的響應為1.57