片状氧化锌及其掺杂物的制备与气敏性能研究

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyonPreparationandGasSensingPropertyofSheetlikeZnOandItsDopedProductsByXiaoqiangGao一Supervisor：Prof．DenggaoJiang一一一一ChemicalTechnologySchoolofChemicalEngineeringandEnergy一一一May，2014学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师

2、的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：高吨强日期：沈f侔5月弓。日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影

3、印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：蔫观强日期：幻，仁年5月乡0曰摘要氧化锌是一种宽禁带n一型半导体材料，具有制备工艺简单、成本低廉、无毒等优点，以及良好的光电、催化和气敏等性能，是气体检测和清洁能源领域不可缺少的材料之一。本文在前人研究的基础上，采用水热法制备了片状纳米氧化锌及其铁、铝、铈、银掺杂物，研究了掺杂元素和掺杂量等因素对氧化锌的晶体结构和形貌的影响，并对其气敏性能进行了研究

4、。主要内容如下：以醋酸锌、尿素等为原料，在乙二醇和水的混合溶液体系内采用混合溶剂法制备了片状氧化锌及其铁、铝、铈、掺杂物，并对其气敏性能进行了研究。结果表明，微量掺杂并未改变氧化锌的结构，铁掺杂氧化锌的形貌变得更加规则；一定量的掺杂能有效地提高氧化锌的气敏性能，且铈的掺杂效果要好于铝和铁。以硝酸锌、尿素、油酸等为原料，采用水热法制备了多层片状氧化锌及其铝掺杂物，并对其气敏和发光性能进行了研究。结果发现，掺杂微量铝后氧化锌的片状结构上的微孔变得更加有序；当铝的掺杂量为3％时，其气敏性能明显增强；掺杂后氧化锌的发光区域变为紫外区(380-40

5、0nm)和蓝光区(460-490nm)，蓝光发光得到增强。以醋酸锌、尿素、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为原料，在乙二醇和水的混合溶液体系内采用混合溶剂法制备了多孔片状氧化锌及其银掺杂物，并研究了其气敏和发光性能。结果表明：掺杂后出现了银和氧化锌两相，银颗粒附着在氧化锌表面；研究反应温度、反应时间和煅烧温度对氧化锌气敏性能的影响时，发现140℃下水热反应21h、600℃煅烧后，氧化锌的气敏性能最佳；当银的掺杂量为1％时，银／氧化锌的气敏性能最好；研究掺杂前后的氧化锌的光学性能时，发现掺杂银后氧化锌的禁带宽度变窄，在可见光区的发光强度得到了增强；

6、光致发光区域为紫外区(380—400nm)和蓝光区(450-490nm)。分析表明掺杂前后氧化锌表面存在着大量的氧空位(Vo)和锌问隙(zn。)。关键词氧化锌掺杂纳米片气敏性银AbstractZincoxide，asann．typesemiconductormaterialwithwideband—gap，isanindispensablematerialintheareasofgasdetectionandcleanenergy,owingtoitsexcellentoptical，catalyticandgassensingprope

7、rties．Zincoxidealsohasmanyadvantages，suchassimplepreparationprocess，low—costandnon-toxic．Basedonpreviousstudies，zincoxidenanosheetsmadFe，A1，Ce，Ag—dopedproductshadbeenpreparedbyhydrothermalmethodinthispaper．Factors，suchasthetypesofdopingelementsandthedopingamounts，havingan

8、effectonthecrystalstructureandmorphologyofzincoxide，werestudied。Wealsostudiedthegassensingproper