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SnO2是一种宽禁带(3.6 eV)n型半导体材料。SnO2的性能与其形貌、晶体结构以及比表面等有很强的相关性,而纳米结构的SnO2由于其具有传统SnO2所不具备的特殊的形貌、结构、大比表面积等特性,导致了其新颖的光学、电学和气敏性能。 本文以制备检测特殊气体的气敏材料为目的,在对国内外研究现状进行了深入分析的基础上,基于材料制备工艺参数和气敏特性进行了的研究和分析,制备出了两种不同结构和形貌的纳米SnO2,并通过XRD、XPS、SEM、TEM和Raman等手段对其晶体结构、成分、晶粒尺寸和形貌进行了表征,得到以下结果: 1、采用简单的化学沉淀法能够合成出双相共存的一维SnO2纳米结构,通过控制烧结温度、烧结时间、升温速率等能够控制SnO2的晶体结构、尺寸和形貌,筛选出了合成具有不同四方相或正交相含量的纳米SnO2最佳工艺参数:烧结温度在400~600℃内可以获得正交相和四方相共存,且正交相含量随烧结温度升高而变化的一维SnO2纳米结构;烧结时间和升温速率影响SnO2的长径比。 2、采用水热法合成出的不同Zn离子掺杂浓度的SnO2纳米簇是由纳米棒锥堆积生长而成,而Zn掺杂浓度能够直接影响SnO2的相貌:Zn掺杂浓度小于15%时,为纳米棒组成的纳米花束,且随着Zn浓度的增加纳米棒长径比变大;当Zn掺杂浓度大于15%时,出现纳米方块,Zn足够多时会出现少量由纳米方块组成的纳米片花。 将制备的不同晶体结构和形貌的纳米结构SnO2作为气体敏感材料,制作成以旁热式结构气敏原件,对有毒有害气体气敏性能进行了研究,并对其气敏机理作了初步的探讨。 实验结果表明: 1、采用化学沉淀法制备的正交相含量最高的一维SnO2纳米结构在178~277℃温度范围内对异丙醇、丙内酮气体气敏性能最好,最佳工作温度为255℃,而纯四方相结构的650℃保温2h的一维SnO2纳米结构在277~325℃温度范围内对异丙醇、丙酮气体气敏性能最好,最佳工作温度为325℃。 2、采用水热法合成的不同Zn离子掺杂浓度的SnO2纳米簇,随着Zn离子掺杂浓度和工作温度的升高,其对甲醛的灵敏性能先升高后降低,当工作温度为162℃且掺杂浓度为35%时最佳,此时对2000 ppm的甲醛的灵敏度高达152.8,且对低浓度的甲醛有着较好的响应。