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问题:

题目:SnO2、In2O3纳米结构的化学气相沉积法制备及其场发射、光致发光和化学传感性能

关键词:SnO2,In2O3,纳米棒阵列,三维网状纳米结构,四重对称纳米结构,低温V-S生长,化学气相沉积,场发射性能,光致发光,气敏传感

参考答案:

  参考解析


采用低温化学气相沉积法(CVD),分别在单晶Si、FTO导电玻璃和石英玻璃衬底上制备了SnO2纳米棒阵列和SnO2纳米棒组装的花状微球结构。研究了单晶Si衬底上SnO2纳米棒阵列的场发射(FE)性能、光致发光(PL)性能和表面侵润性能,SnO2纳米棒组装的花状微球结构的光电导特性和对乙醇、丙酮、三乙胺和氨气的气敏传感性能。通过原位生长法制备了In2O3三维网状纳米结构和四重对称分级纳米结构,提出了可能的生长机理,研究了In2O3三维网状纳米结构分别对乙醇、丙酮和三乙胺的气敏传感特性。这些研究为SnO2和In2O3纳米结构的制备,物理化学性能的研究及在场发射器件、气敏传感器、光检测器件及染料敏化太阳能电池等领域的应用奠定了理论基础。具体研究结果如下所述:
(1) SnO2纳米棒阵列的制备及其场发射、光致发光和表面浸润性能
通过CVD法,以SnCl2·2H2O和ZnCl2的混合物为源物质,在马弗炉空气气氛中,600 oC反应,分别在单晶Si、石英玻璃和FTO玻璃衬底上制备了高度取向的SnO2纳米棒阵列。通过反应温度和源物质中SnCl2·2H2O和ZnCl2比例的改变实现了不同尺寸和不同取向SnO2纳米棒阵列的可控制备,提出了可能的生长机理,研究了SnO2纳米棒阵列和SnO2多晶薄膜的场发射性能,并与已报道SnO2其他纳米结构的场发射性能进行了比较。结果表明,直立SnO2纳米棒阵列具有增强的场发射性能,其在制备场发射器件方面有着潜在的应用。研究了不同尺寸SnO2纳米棒阵列的光致发光性能和表面浸润性能,首次发现了SnO2纳米棒阵列在424 nm处新的蓝-绿光发光。
(2) SnO2纳米棒自组装微球的制备及其光电导和气敏性能
采用化学气相沉积(CVD)技术,在管式炉中,以SnCl2·2H2O和ZnCl2为原物质,SiO2衬底上成功制备了SnO2纳米棒自组装微球结构,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对产物进行了表征。设计了一种简单的方法测试SnO2薄膜状纳米结构的光电导特性及气敏传感特性。研究了254 nm和365 nm紫外光照射下样品的I-V特性,发现该纳米结构对波长为254 nm紫外光的响应灵敏高达7.06。研究了SnO2纳米棒自组装微球结构在350℃工作温度下对不同浓度乙醇、丙酮、三乙胺和氨气的气敏性能。结果表明,该纳米结构对三乙胺气体的灵敏度最高,灵敏度随浓度变化较大,响应-恢复时间较短,且浓度检出限可达到9 ppm。
(3) In2O3三维网状纳米结构的制备及其气敏性能
在N2气气氛中,以As粉和ZnCl2为催化剂,700 oC反应1h,在金属In粒表面原位生长了In2O3三维网状纳米结构。通过改变As粉在管式炉中的位置得到了In2O3四重对称纳米结构。研究了As粉和ZnCl2在形成In2O3三维网状纳米结构中所起的作用,提出了可能的生长机理。研究了In2O3三维网状纳米结构对乙醇、丙酮和三乙胺的气敏传感特性。结构表明,该纳米结构具有较低的检测限、较高的灵敏度和较快的响应-恢复时间。其中,对丙酮的检测限可达1.7 ppm。

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