ZnSnO3基复合材料的制备及对正丁醇气敏性能的研究

ZnSnO3基复合材料的制备及对正丁醇气敏性能的研究

摘要：本文利用溶胶-凝胶法和湿化学法相结合的方法，制备出一种新型的ZnSnO3基复合材料，并研究了该复合材料对正丁醇的气敏性能。实验结果表明，ZnSnO3基复合材料对正丁醇具有良好的气敏性能，其响应时间快、灵敏度高。本研究为进一步发展基于ZnSnO3的气敏材料提供了新的思路。

1.引言

气体传感器是一类能够通过对气体的电学性质变化来实现气体检测和分析的设备。近年来，随着纳米技术的发展，金属氧化物材料因其独特的电学性质和较高的化学稳定性而成为气体传感器的研究热点。其中，ZnSnO3作为一种新型的半导体材料，具有优良的光电特性和高度的加工可控性。然而，单一的ZnSnO3材料对气体的敏感性较低，为了提高其气敏性能，研究人员主要通过制备ZnSnO3基复合材料来改变其表面形貌和结构。

本文选取ZnSnO3为基础材料，利用溶胶-凝胶法和湿化学法相结合的方法制备出复合型材料，并对其对正丁醇的气敏性能进行了研究。

2.实验部分

2.1材料制备

首先，使用溶胶-凝胶法制备ZnSnO3的基础材料。将适量的氯化锌和氯化锡加入无水乙醇中，并划分为两个容器中分别搅拌，直至溶解。然后，将两个容器中的溶液混合并搅拌均匀，得到预酮体溶液。随后，将预酮体溶液置于110℃的恒温槽中，静置1小时，使其干燥。最后，将预酮体加热至700℃，保温2小时，得到ZnSnO3粉末。

其次，利用湿化学法制备复合型材料。将得到的ZnSnO3粉末分别与不同添加剂的水溶液混合，并加热至80℃左右搅拌2小时。然后，将溶液过滤后得到沉淀，并继续加热至120℃左右搅拌2小时。最后，将沉淀中的杂质清洗掉，得到复合型材料的粉末。

2.2实验测试

使用扫描电子显微镜(SEM)对制备的样品进行表面形貌观察，通过X射线衍射(XRD)技术分析其晶体结构。气敏性能测试采用气体敏感性测试仪，测试不同浓度正丁醇气体下样品的电阻变化曲线。

3.结果与讨论

制备的ZnSnO3基复合材料的SEM图像表明，通过添加剂的引入，材料的表面形貌发生了一定的改变。XRD分析结果表明，材料保持了ZnSnO3的结晶相。

气敏性能测试结果显示，制备的ZnSnO3基复合材料对正丁醇显示出优异的气敏性能。在不同浓度正丁醇气体作用下，材料电阻迅速发生变化，且呈现出高灵敏度。此外，该复合材料对正丁醇的响应时间短，能够快速检测气体的存在。

4.结论

本研究成功制备了一种ZnSnO3基复合材料，并研究了其对正丁醇的气敏性能。实验结果表明，所制备的复合材料表现出优异的气敏性能，具有较高的灵敏度和响应速度。这为进一步研发基于ZnSnO3的气敏材料提供了新的思路。此外，本研究的方法也可为其他金属氧化物材料的复合改性提供参考本研究成功制备了一种ZnSnO3基复合材料，并对其气敏性能进行了测试。结果显示，该复合材料对正丁醇表现出优异的气敏性能，具有较高的灵敏度和响应速度。SEM图像和XRD分析结果表明，通过添加剂的引入，材料的表面形貌发生了改变，但仍保持了ZnSnO3的结晶相。这为进一步研发基于ZnSnO3的气敏材料提供了新的思路。此外，本研究的方法