氧化锌纳米材料的制备和气敏性特性研究毕业论文

毕业论文（设计）

题目：氧化锌纳米材料的制备与其气敏性特性研究

目录

摘要(1)

第一章绪论(2)

1.1 纳米技术简介(2)

1.1.1纳米技术的简介(2)

1.1.2纳米技术的含义(4)

1.1.3纳米材料含义(5)

1.2 ZnO纳米材料(6)

1.2.1 ZnO纳米材料简介(6)

1.2.2 ZnO纳米材料的分类(8)

1.3 ZnO半导体气体传感器(9)

1.3.1 半导体气体传感器原理(9)

1.3.2 ZnO半导体气体传感器分类(10)

1.3.3半导体气体传感器性能指标(10)

1.4制备方法与研究现状(11)

第二章ZnO纳米材料的制备(13)

2.1实验所用材料与仪器(13)

2.2 ZnO制备原理与过程(13)

2.3实验结果分析与讨论(17)

2.4 ZnO气体传感器的气敏机理(19)

2.5 ZnO气体传感器的性能测试(20)

2.6小结(23)

第三章纳米材料的现状与前景(24) 参考文献(25)

Abstract(27)

氧化锌纳米材料的制备与其气敏性特性研究

作者：王洋

指导老师：徐秀梅

摘要：以二水乙酸锌（C

4H

10

O

6

Zn）和水合肼（N

2

H

4

·H

2

O）为原料，采用低温水热

制备分等级ZnO纳米材料，通过（XRD），透射电镜（TEM），扫描电子显微镜（SEM），光致发光谱等[1]对所制备的氧化锌样品进行表征并分析晶体结构，通过交叉实验分析其生长机理，进而进行气敏性的研究。检测所测气体的组成与其含量由气体传感器完成，而气体传感器由ZnO敏感材料为基体材料制得进行。

关键词：水热法；氧化锌；传感器；气敏性

第一章绪论

1.1 纳米技术简介

科技进步带动了城市化进程的飞速发展。人类社会已经经历了两次工业革命，这两次工业革命给人类带来了极大的便利，但是也带来了一系列问题。例如，工业生产，煤矿燃烧，汽车尾气等排放的废气越来越多，这些排放的废气对人类的生存与发展造成的危害日益严重，不容小觑。庆幸的是，越来越多的人注意到了大气问题对人与自然所造成的危害，开始关注这一问题，关注人类自身的健康与安全。为了改善人们的居住条件和提高生活质量，很多国家制订了相应的法律法规，我国政府也制订了符合我国国情的法律法规。

各种各样的气体在人们的生活中必不可少，无法替代。有些是人类健康至关重要的的气体，如O2、CO2、N2；有些是环境和人体健康的

杀手——含碳氧化物的不完全燃烧CO，硫的氧化物，氮的氧化物等；有些是室装修所产生甲醛，氨气，硫化氢，氯乙烯，苯乙烯等气体。因此开发和研究高性能的气体传感器是未来的趋势。一些常见常用的传感器，由SnO2，Fe2O3，ZnO作为基体材料制备的传感器等等已经广泛应用于工业与日常生活。其中ZnO半导体气体传感器以其独特的优势——对气体反应迅速，耗电量少，适合带出去，可靠系数高等，在众多传感器中鹤立鸡群，被广泛应用。

1.1.1纳米技术的简介

纳米技术一般指纳米级 (0.1-100 nm) 的材料设计、制造、测量、控制和产品的技术[2]。纳米技术主要包括：纳米粒子的测量、加工、制备、组装技术；纳米材料；纳米生物学技术；纳米物理学；纳米化学等[3]。纳米物理学和纳米化学是纳米技术的技术支撑，只有这两项技术取得发展，其他相关产业才能进步。纳米电子学是纳米技术最重要的容，也是我们研究的主要容。目前，研制出的纳米产品涉与人们衣食住行的各个方面：纳米防辐射服——可以有效地帮助人们减少来自电子产品和太阳的辐射；纳米炊具——具有良好的导电性和杀菌作用,对人体无毒无害；纳米涂料——这样的涂料颗粒细腻，美观，耐用，刷出来对人体伤害也小；纳米技术制造的器件性能优异，可延长发动机的使用寿命和提高工作效率；还有纳米机器人、纳米卫星、纳米人造器官等。未来，纳米技术的发展一定会影响人类的生产生活方式。

在纳米技术的发展历程中，世界各国的许多科学家作出了杰出的贡献。纳米技术的概念最早由加州理工大学的费曼教授在1959年

提出的，这一概念在1990年由IBM公司的科学家做出了证明。他们对单个原子进行重新排列，使得纳米技术突飞猛进。纳米材料的制备主要存在三个问题：材料结构的尺寸是否达到纳米级、材料纯度是否足够高、所得材料的成份是否合理。一旦这三个问题被解决，就会使得纳米材料的制备技术突飞猛进，产生大量的崭新器件。纳米技术是一种高新技术，应用前景广阔，属于产业，人们的研究主要集中在基础的理论研究和实际应用两个方面。纳米技术经济效益巨大，各国都争相开发研究，我国也不例外。我国曾召开纳米科技发展战略研讨大会，制订了一系列的的扶持政策与法律，极推动了我国纳米技术的发展。因此，我国的纳米技术与世界同步。

1.1.2纳米技术的含义

纳米（nm），一种长度单位，1 nm=10-9 m的长度。形象的说，是一个头发径向的五万分之一，每根直径约为1 nm。纳米技术，从微观上来说，是指尺寸在0.1-100 nm围，研究原子、分子和电子部运动规律和特性的一项崭新技术[3]。利用这些纳米尺度围的若干个原子、分子，对其进行加工，制造成器件设备[4]。但是，对纳米材料进行简单的加工并不能称之为纳米技术，因为它没有表现出任何新的结构和性能。纳米技术是通过特定的技术，对纳米材料的分子、原子进行特定的排列或加工重组，使之产生新的特性和功能，这样的技术可以称之为纳米技术。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的容涉与现代科技的广阔领域。1993年，国际纳米科技指导委员会将纳米技术划分为纳米电子学、纳米物理学、纳米化学、纳米生物学、