【摘 要】
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ZnO作为气敏材料被广泛使用,但存在工作温度高、气体选择性差、灵敏度低等不足。加入催化剂、材料纳米化、复合型气敏材料及单晶材料的开发和利用,是提高材料气敏性能的主要
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ZnO作为气敏材料被广泛使用,但存在工作温度高、气体选择性差、灵敏度低等不足。加入催化剂、材料纳米化、复合型气敏材料及单晶材料的开发和利用,是提高材料气敏性能的主要途径。将P型CuO半导体材料与N型ZnO半导体材料进行复合,由于各材料彼此间的相互作用,复合材料会表现出不同于任何组分的物理性质,因此可以利用它们之间形成的P-N结调节气敏材料的电导、及气敏性能。而ZnO/CuO复合纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高的特点,能很好的提高复合材料的气敏性能。 本文采用静电纺丝法制备了ZnO/CuO复合纳米纤维,通过XRD、SEM、EDS等手段对纤维的形貌结构与成分进行了分析与表征,采用WS-30A气敏元件测试系统对样品的气敏性能进行了测试,研究结果表明: (1)在Zn(CH3COO)2/Cu(NO3)2/PVA复合纤维中,当PVA浓度从5％增加到8%时,纤维的平均直径从238nm增加到501nm;当纺丝电压从24KV增加到30KV时,纤维的平均直径从516nm减小到364nm,再增加到491nm;随着Cu(NO3)2加入量的增加,复合纤维的平均直径逐渐增大,当Zn(CH3COO)2和Cu(NO3)2质量比为20:2时,纤维分布均匀、平均直径为348nm。 (2) ZnO/CuO复合薄膜对乙醇气体最敏感,而且使对乙醇气体的最佳工作温度,从340℃下降到了300℃。 (3) ZnO/CuO复合薄膜对乙醇、氨气、一氧化碳三种气体的气体灵敏度随着纤维平均直径的改变变化不大;随着烧结温度的不同,对乙醇、氨气、一氧化碳的最大灵敏度分别为91.6、35.2、22.4;随着Zn(CH3COO)2/Cu(NO3)2质量比的增加先升高后降低,20:2最佳,对乙醇、氨气、一氧化碳的最大灵敏度分别为68.91、27.9、12.5。
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