收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

TiO_2和ZnO纳米薄膜的制备及传感特性

崔利芹  
【摘要】: 近几年来纳米材料的制备及应用一直是纳米研究中的热点。纳米尺寸对所研究的对象产生许多奇异性质,或对原有性质有十分显著的改进和提高,表现出传统材料所不具备的奇异或反常的H物理H、H化学H特性。这种尺寸奇特性质是由表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应三大纳米效应所引起的。因此,氧化物纳米材料广泛的应用于湿度传感器、光传感器、新能源、生物医疗等领域。 氧化物TiO_2是宽带隙半导体,主要本征吸收388nm以下的紫外光[19],可产生光电、光化学效应,是用以制备实用化光伏器件、光催化器件和气体传感器的优选材料。TiO_2纳米薄膜更是较大的比表面积和较强的吸附能力,因此在实现以上功能器件时具有更大的优势。目前基于宽带隙氧化物(如SnO_2、Al_2O_3等)纳米薄膜的湿度传感器研究,引起人们的广泛关注。但是TiO_2纳米薄膜这一方面的应用,目前尚少有报道。基于TiO_2纳米管阵列薄膜的电容式湿度传感器具有突出的优点:体积小、灵敏度高、响应速度快,测量范围宽,信号直接以电参量的形式输出,使用操作方便。由于TiO_2纳米薄膜更大的比表面积和更强的光子捕捉能力,并且具有制作简单、容易掺杂、灵敏度高、稳定性强等优点,所以基于TiO_2纳米材料的紫外传感器在光电子领域应该得到广泛的研究和应用。但是目前该方面国内外尚少有研究。 ZnO纳米材料是另一种备受关注的纳米功能材料,它具有直接宽带隙(Eg=3.37eV)、高激子束缚能(60 meV)、高热导率、易于掺杂等优点,因而在光电子领域引起广泛的关注,在紫外发光(或传感)器件、气体传感器、输运电子器件、表面声波器件等领域极大的应用前景。另外,可以利用过渡金属(Fe、Co、Ni、Mn)掺杂ZnO,制备自旋极化的激光光源,这同样是目前ZnO纳米材料与器件领域研究的热点。我们知道,制备较好ZnO纳米结构薄膜是人们研究ZnO光电子器件的基础。 基于以上考虑,本文围绕纳米材料TiO_2、ZnO的制备及TiO_2纳米管薄膜湿敏、光敏特性研究,主要展开了以下几个方面的研究工作: (1)利用电化学的方法制备TiO_2纳米薄膜,制备的纳米结构整齐,比表面积大,且制作方法简单。并采用SEM、TEM、Raman等测试手段对TiO_2纳米管阵列的表面形貌、内部微结构、化学键态等进行了表征。分析了TiO_2纳米管阵列形成的基本机理。 (2)利用TiO_2纳米管阵列薄膜制作湿度传感器,测试了其电容对湿度的依赖关系。并在不同电极构型下测其电容随湿度变化而变化的特性,结果发现:梳状电极结构下灵敏度增强,湿滞效应变小。 (3)通过采用不同光源、光照强度、电压来检测TiO_2纳米管阵列薄膜的光敏特性。实验发现:氨化氮掺杂TiO_2纳米管阵列薄膜对于365纳米的紫外光表现出强烈的光敏特性。同样光照条件下,电压越大,则灵敏度越高。 (4)建立了TiO_2纳米管阵列湿敏光敏器件的等效电路,分析了TiO_2纳米管阵列薄膜湿敏光敏器件在外界激励(光照或湿气)下的敏感机理,运用了能带结构理论来分析TiO_2纳米管阵列薄膜对紫外光的敏感特性。 (5)分别采用电化学法和H_2O_2活化的锌粉与活性炭高温热处理的方法来制备ZnO纳米结构,发现后一种方法制备的纳米结构具有方法简单、表面积大等优点。利用SEM对ZnO纳米结构进行初步的表征,发现锌粉与活性炭的质量比越低,纳米结构越好。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 吴尝;朱克荣;马永青;;固相法制备ZnO纳米晶的变温拉曼光谱[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);2011年02期
2 申彩霞;李梅;刘伟;;强磁场条件制备ZnO纳米线研究[J];稀有金属材料与工程;2011年S1期
3 钟家富;李昭涵;何志伟;;两步法制备垂直ZnO纳米棒阵列及生长机理分析[J];科技致富向导;2011年26期
4 弓莹;张卫华;高雯雯;慕苗;;醇水溶液中ZnO-TiO_2纳米晶的合成及其光催化性能研究[J];科学技术与工程;2011年19期
5 段理;樊小勇;李东林;;准一维ZnO纳米材料及器件的研究进展[J];材料导报;2011年11期
6 黄志荣;李攀瑜;;常压下用金属有机化学气相沉积法在HP40钢表面制备纳米氧化铝薄膜及表征[J];机械工程材料;2011年07期
7 余小红;刘长珍;孟大维;谢静;王君霞;;Fe掺杂片状ZnO晶体的制备及光学性能研究[J];功能材料;2011年07期
8 梅翠玉;王小平;王丽军;刘欣欣;李怀辉;梁鹏飞;卢炎聪;;染料敏化太阳能电池的研究进展[J];材料导报;2011年13期
9 邹彩琼;贾漫珂;罗光富;顾彦;黄应平;;纳米ZnO光催化降解有毒有机污染物[J];三峡大学学报(自然科学版);2011年04期
10 李琛;周明;沈坚;;水热法制备不同形貌的氧化锌纳米结构[J];功能材料;2011年07期
11 王璟;丁雨田;胡勇;张杨;董小丽;;枝状ZnO-TiO_2复合纳米棒阵列的制备及表征[J];人工晶体学报;2011年03期
12 周二根;;ZnO薄膜的气敏和光电性能的研究进展[J];中国西部科技;2011年22期
13 陈瀚;;ZnO薄膜的制备及应用[J];材料开发与应用;2011年04期
14 李彦伟;王燕;孙广;曹建亮;孟哈日巴拉;张战营;;分级结构纳米ZnO的制备及其光催化性能研究[J];河南理工大学学报(自然科学版);2011年04期
15 李镇江;孙素园;徐啸;孟阿兰;;氮掺杂氧化锌纳米材料的制备、光催化性能及第一性原理计算[J];青岛科技大学学报(自然科学版);2011年03期
16 陶春旻;殷晨波;张子立;朱斌;涂善东;;SnO_2纳米薄膜氢敏特性的研究[J];功能材料;2011年S4期
17 韩红梅;姚文韬;;Au与ZnO极性表面相互作用的第一原理计算[J];河南科技学院学报(自然科学版);2011年04期
18 高琳锋;安国斐;罗春荣;赵晓鹏;;多孔结构ZnO及其电致发光性能[J];材料导报;2011年12期
19 李爱昌;卢艳红;曹国蕾;刘萍;刘增仁;;(Ni–Mo)/TiO_2纳米薄膜光电催化降解罗丹明B的性能[J];硅酸盐学报;2011年08期
20 王古平;李志刚;陈卫平;;添加锂微量掺杂物对锰掺杂ZnO铁磁性能的提高[J];稀有金属;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孟旭;杨保平;崔锦峰;卢永娟;贾均红;;CdS纳米薄膜的制备及其图案化[A];甘肃省化学会二十六届年会暨第八届中学化学教学经验交流会论文集[C];2009年
2 彭银桥;周继承;;热处理对纳米薄膜电阻的影响及其稳定性研究[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
3 罗贝贝;关怀民;童跃进;;基于非水乳化法二氧化硅掺杂的聚酰亚胺纳米薄膜的制备与性能[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
4 江浩;顾锋;李春忠;;水含量对溶剂热合成ZnO微结构的影响[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
5 沈伟;彭德全;沈晓丹;;先进无机材料表面的金属化—ZnO薄膜技术[A];全国第六届SMT/SMD学术研讨会论文集[C];2001年
6 徐洮;杨生荣;陈淼;薛群基;;离子注入对金属纳米薄膜微观结构的影响[A];第十二届全国电子显微学会议论文集[C];2002年
7 沈伟;彭德全;沈晓丹;;先进无机材料表面的金属化——ZnO薄膜技术[A];2001年全国电子电镀年会论文集[C];2001年
8 王齐;周大成;邱建备;;稀土掺杂ZnO材料的发光特性研究进展[A];战略性新兴产业的培育和发展——首届云南省科协学术年会论文集[C];2011年
9 吴尝;朱克荣;周广东;;ZnO纳米晶的拉曼光谱[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
10 张铮;黄运华;李萍;廖庆亮;张跃;;基于ZnO纳米阵列的应力传感器构建及性能测试[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘洋;过渡元素掺杂ZnO稀磁半导体的制备及性质研究[D];江苏大学;2011年
2 汤琨;ZnO中的杂质行为与p型掺杂[D];南京大学;2011年
3 张晓;ZnO基宽禁带稀磁半导体材料的制备及性能研究[D];南开大学;2010年
4 隋瑛锐;共掺杂p型ZnO和富氮Zr-N薄膜的制备、性能及表征[D];吉林大学;2010年
5 陈韬;ZnO薄膜的制备及其晶体管性能研究[D];复旦大学;2010年
6 胡懿;氧氩比和氢离子注入对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响[D];武汉大学;2010年
7 李永峰;ZnO薄膜及其光电子器件中的晶格失配与应力问题研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
8 杨通;P型ZnO薄膜的制备及其结构、光学和电学性质的研究[D];吉林大学;2011年
9 高世勇;ZnO薄膜和纳米结构的制备及其特性研究[D];吉林大学;2010年
10 刘伟景;ZnO稀磁半导体低维结构的制备和性能研究[D];华东师范大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔利芹;TiO_2和ZnO纳米薄膜的制备及传感特性[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 范晓玲;磁控溅射法制备ZnO薄膜及光电导探测器的研制[D];山东理工大学;2010年
3 锁雅芹;Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构及光学性质研究[D];兰州大学;2010年
4 谢炜;ZnO与TiO_2的光催化及其光电转换耦合性能的比较[D];武汉理工大学;2010年
5 吕金鹏;Al~(3+)掺杂抗静电改性ZnO颜料制备及其质子辐照效应[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 马金雪;ZnO超长微米线的制备及光学性质的研究[D];大连理工大学;2011年
7 孙开通;ZnO超长微米线制备及其在压电应力传感器方面的应用[D];大连理工大学;2010年
8 蒋志昂;磁控溅射制备ZnO透明导电薄膜的研究[D];兰州大学;2010年
9 刘航;Mg掺杂ZnO纳米薄膜和纳米结构的制备及特性研究[D];山东师范大学;2010年
10 刘淑洁;水热法制备六方柱状ZnO微晶的形貌、结构与光催化性能[D];武汉理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 涂文;日本研制出厚度只有75纳米医用纳米薄膜胶布[N];中国包装报;2009年
2 悦朋;新型“创可贴”——纳米薄膜[N];医药养生保健报;2003年
3 聂翠蓉;亲的是油 疏的是水[N];科技日报;2008年
4 赵军红 编译;新显示屏采用金属纳米薄膜[N];科技日报;2010年
5 聂翠蓉;美研制出可净化泄油污染纳米海绵[N];中国石化报;2008年
6 蔡明池;功能性包装薄膜市场方兴未艾[N];中国包装报;2007年
7 ;纳米晶新型酒敏元件研制技术[N];科技日报;2006年
8 通讯员 邵炳祺;纳米技术应用科研成果国内首创国际领先[N];廊坊日报;2008年
9 王满仓;纳米技术净化空气[N];中国工商报;2003年
10 ;纳米抗菌保鲜包装在液体奶包装中的应用[N];中国包装报;2005年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978