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《黑龙江大学》 2015年
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氧化铜复合材料的设计合成及NO_X气敏性研究

宋宛臻  
【摘要】:在各种各样的空气污染物中,NOx是一种有毒气体,大于1 ppm的NOx可以危害人体的呼吸系统以及肺组织。因此,在室温下制备高灵敏度以及具有快速响应时间的NOx的稳定传感器变得尤为重要。氧化铜和氧化锌是优秀的半导体材料,它们广泛地应用在气敏传感器领域。所以,本文通过一步简单的回流法可控合成了CuO材料以及CuO/ZnO复合材料,在室温的条件下对其进行NOx气敏测试,同时初步对气敏机理进行了探讨。首先,以硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)为基底,PEO-PPO-PEO block copolymer(P123)为表面活性剂,氨水(NH3·H2O)作为沉淀剂的条件下,通过改变Cu(NO3)2·3H2O的浓度、回流时间以及回流温度,合成了由纳米片自组装的多级结构的CuO微球,并对其在室温下进行气敏测试。实验结果表明:CuO对97 ppm的NOx气体的灵敏度可达到64.36%,响应时间为8.67 s,检测限最低达到0.97ppm。增强的气敏性能是由于多级结构为目标气体提供更大的接触面积。其次,在制备纯CuO的回流条件下,加入Zn(NO3)2,合成出Cu O/ZnO复合材料(CZ),并在室温下进行NOx气敏性能的测试。实验中Zn(NO3)2·6H2O与Cu(NO3)2·3H2O质量为30%的时候合成的CZ-30的复合材料有最佳的性能。测试结果表明,CZ-30对97 ppm NOx灵敏度为91.22%,响应时间仅为4.0 s,检测限可达0.97 ppm。合成的CuO/ZnO复合材料表现出p型半导体特性。由于在复合材料中Zn的加入使得材料的导电性提高,EIS及Mott-Schottky测试表明,电荷更加容易转移,从而提高响应速度。因此,合成的CuO/ZnO复合材料比纯CuO表现出了更好的气敏性能。
【学位授予单位】:黑龙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:X831;TB33

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【参考文献】
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【二级参考文献】
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