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一维纳米材料作为一种纳米材料，在具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应的同时，还具有特殊的形貌，因而，具有一些特殊的光、电、磁和催化性能，在光学、复合材料、传感器、催化剂等方面有广阔的应用前景。使用一维纳米材料的气体传感器表现出灵敏度高、工作温度低和响应恢复时间短等优点，因而，在近些年里被广泛地研究。虽然，关于各种一维氧化纳米材料的气敏性能研究相当广泛，但是还有以下问题值得深入研究。
1、通过改变实验条件和制备方法，可以制备一些具有新的一维纳米结构的氧化物和复合氧化物，研究这些新的一维纳米结构氧化物的气敏性能具有一定的理论意义和实用价值。
2、不同的制备方法或者制备条件会影响所制备材料的结晶度、表面缺陷和形貌，从而影响材料的气敏性能，所以，研究不同制备方法或者不同制备条件制备的一维纳米材料的气敏性能是十分有意义的。
3、关于掺杂的一维氧化物纳米材料的制备与性能的研究还相对较少。
4、关于一维氧化物气体传感器响应机理的研究不是很深入，有些问题还不是很清晰。
此外，一维纳米材料还具有特殊的光、电、磁性能。在研究一维纳米材料的气敏性能的同时，研究它们的光、电、磁性能也是十分有意义的。
基于以上考虑，本论文选择SnO<,2>、ZnO、Fe2O<,3>、La<,2>FeO<,3>几类常用的金属氧化物和复合金属氧化物气敏材料作为研究对象，在制备这些一维纳米结构材料后，研究它们的气敏性能以及光、电、磁性能。目标是发现一些具有优良的气敏性质或发光性质或磁性的新型的一维纳米材料。
本论文设想的研究内容是：
1、使用不同方法或者不同制备条件制备SnO<,2>、ZnO、Fe2O<,3>、La<,2>FeO<,3>四种常用的具有一维纳米结构的气体敏感材料，研究它们的气体敏感性能。期望得到一些气敏性能良好的气敏材料。
2、探讨我们制备的新的一维纳米结构氧化物的生长机理。
3、探讨一维纳米氧化物气体传感器的响应机理。
4、对所制备的一维纳米氧化物进行光、电、磁性能的研究。期望发现一些形貌对性能影响的新现象。
5、研究掺杂对一维纳米材料的生长及性能的影响。
本学位论文研究工作和取得的主要结果如下：
1、用表面活性剂-熔盐法制备了二氧化锡纳米棒，研究了使用不同表面活性剂制备的二氧化锡纳米棒的气敏性能。结果表明，采用二氧化锡纳米棒作为气敏材料的气体传感器元件具有检测限低和响应、恢复时间短等优点；使用NP10作为表面活性剂制备的二氧化锡纳米棒是一种测量三乙胺的好的气敏材料。同时，发现使用不同表面活性剂制备的气敏材料表现出了不同的气敏性能，这说明气敏材料的性能与制备条件密切相关。
2、研究了掺杂铟对二氧化锡纳米棒生长的影响。电镜结果表明：掺杂少量铟会使纳米棒变长变细，也就是长度/半径比增加，随着掺杂浓度的升高，长度/半径比逐渐减小，到掺杂浓度为6﹪时，纳米棒的长度/半径比变的比没有掺杂的二氧化锡纳米棒的长度/半径比还要小。这个结果与X射线粉末衍射图中的(110)和(101)面的相对强度的变化趋势一致。同时，我们使用制备的样品制作了元件，测量了元件在干燥空气和氮气气氛中电导率一温度变化曲线。结果显示：掺铟会使样品的电导率变小：另外，掺杂6 m01﹪的铟的元件对氮气有响应。
3、用水热法在处理过的ITO玻璃表面生长出单晶的“螺丝刀”状ZnO纳米材料。扫描电镜和透射电镜观察表明：单个ZnO纳米“螺丝刀”是由两个直径不同的六方柱组成的。同时，我们使用ZnO纳米“螺丝刀”样品制作了气体传王丹：中山大学博士学位论文金属氧化物一维纳米材料的制备及其气敏、光、电、磁性能研究感器元件，进行了气敏性能测试，结果表明：元件对H<,2>S的响应很好，达到10 ppb。同时，元件对H<,2>S响应后的恢复时间比较长。这些都可以用ZnO的硫化和去硫化作用来解释。使用水热法制备了ZnO纳米棒，研究了不同表面活性剂浓度对氧化锌纳米棒生长以及光致发光性能的影响。发现：用此方法制备的ZnO纳米棒被激发发射黄光，与文献报道比较，发射峰发生红移。这可能是低温条件下制备的样品的缺陷较多的原因引起的。同时，我们也发现：相同激发条件下，未使用表面活性剂的ZnO纳米棒比使用表面活性剂的ZnO纳米棒的发射要强，这是由于它表面缺陷较多的缘故。
4、使用软模板一热分解方法制备了氧化铁纳米管，使用扫描电镜、透射电镜进行了形貌表征，研究了退火对氧化铁纳米管形貌的影响。对氧化铁纳米管的磁性能研究结果表明：氧化铁纳米管的TM转变温度变小，这是由于粒子尺寸变小引起的：也发现在室温下氧化铁纳米管表现出弱铁磁性，而且比颗粒状的氧化铁的铁磁性强。
5、使用(表面活性剂)共沉淀-熔盐法制备了管壁粗糙的单晶LaFeO<,3>纳米管，探讨了它的生长机理，研究了它的气敏性能和磁性能。气敏性能的测试结果表明：单晶LaFeO<,3>纳米管是一种良好的可以用于室温下氯气检测的气敏材料，用它制作的气体传感器元件在室温下对氯气的检测限可以达到1 ppm。对纳米管状LaFeO<,3>和颗粒状LaFeO<,3>的磁性能测试表明：管状的LaFeO<,3>在5K左右有一个相变，而颗粒状的没有，这可能与它的形貌有关。
6、使用溶胶-凝胶-熔盐法制备了La<,2>CuO<,4>纳米束，为制备一维纳米结构的La<,2>CuO<,4>和以La<,2>CuO<,4>为基体的材料，提供了一种新颖的合成方法。
总的来说，研究工作达到了设定的目标，以下的研究结果具有一定的创新性。
1、首次用表面活性剂．熔盐法制备了单晶La<,2>FeO<,3>纳米管。La<,2>FeO<,3>纳米管在室温下对氯气有很好的响应，是一种可以用于氯气检测的好的气敏材料。发现了纳米管状的La<,2>FeO<,3>在5 K左右有一个磁相变。
2、用水热法在ITO玻璃上生长出ZnO“螺丝刀”状纳米材料，根据ZnO纳米“螺丝刀”气体传感器对H<,2>S的响应和恢复曲线，研究了它对H<,2>8的响应机理。用ZnO的硫化和去硫化作用解释了传感器对H<,2>S的特殊的响应和恢复曲线。
3、为La<,2>CuO<,4>一维纳米材料的制备提供了一种新颖的溶胶．凝胶．熔盐合成方法。