石墨烯负载p型n型半导体氧化物及其气敏性能研究材料学专业论文.docxVIP

研究生优秀毕业论文 声尸 声尸 明明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学 位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布 过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的 材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文中作了明 确的说明。 研究生签名： 多迩 汐纩年岁月／泊 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上 网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权 其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于必威体育官网网址论文， 按必威体育官网网址的有关规定和程序处理。 研究生签名： 矽|f年j鼠|鼯 硕上学位论文 硕上学位论文 石墨烯负载P型．n型半导体氧化物及其气敏性能研究 摘 要 当今社会对于环境以及健康的关注己越来越高，因此，开发一种高灵敏度、优选择 性、可用于多相(气相或液相)的气敏元件用来检测环境污染气体和有毒气体就显得十 分必要。在众多气敏元件材料中，一些新型的金属氧化物组合(尤其是P型联合n型金 属氧化物半导体)己成为研究的热点。与此同时，石墨烯或化学还原的氧化石墨烯(rGO) 作为一种新颖的碳材料，有望应用到气敏元件中，进一步改善气敏元件的性能。 本文首先采用了两步法(回流+水热)制备了四氧化三钴．氧化锌．石墨烯三元复合物。 在实验过程中，氨水的加入与蒸发对成功将P型半导体四氧化三钴与n型半导体氧化锌 同时负载到石墨烯上面起到了关键作用。经过实验条件对比分析，石墨烯片层以及PVP 的引入有助于四氧化三钴．氧化锌／石墨烯三元复合物结构与形貌的优化。 根据四氧化三钴．氧化锌／石墨烯传感器元件的性能测试发现，该材料可实现多相界 面中的气敏响应。四氧化三钴一氧化锌／石墨烯对于气相苯甲醛表现出优秀的气敏性能(对 10 ppm苯甲醛达到灵敏度达到6．6)；同时，四氧化三钴．氧化锌／石墨烯对于液相中的苯 甲醛同样呈现出良好的响应(灵敏度达到7．98 uA．cm-2．mlVfl)。实验结果反映出四氧化 三钻．氧化锌／石墨烯材料是一种适用于多相界面中检测目标物的新型材料。 进一步地，利用一步水热法成功制备了氧化铜．氧化锌／石墨烯三元复合物。通过对 材料组分、形貌以及结构的分析发现，该方法实现了将大量纳米尺度的P—n结(CuO．ZnO) 引入到了rGO片层上。经过气敏测试发现，该材料对丙酮表现出优秀的响应性能(对 10 ppm苯甲醛灵敏度达到9．4)。更重要的是，该三元复合物气敏元件实现了将具有交叉 响应现象的乙醇和丙酮气体成功区分。该材料体系优异的气敏特性源于大量纳米尺度的 氧化铜．氧化锌p-n结与石墨烯优秀载体之间的协同作用。 关键词：石墨烯，四氧化三钴．氧化锌，氧化铜．氧化锌，三元复合物，p．n结，气敏 AbstractThe Abstract The development of efficient gas sensor device with high sensitivity,good selectivity and to stability multi．phases(in gaseous or in liquid phases)performance is necessary satisty future societal and environmental needs．Gas sensors based on some semiconducting metal oxides respecially p-type and n—type metal oxides)are one of the most anractlVe 5en5叫 svstems．Meanwhile，as a surprised new carbon material，graphene and reduced graphene oxide(rGO)are expected tO be applied in improving gas sensing peflbrmance· In this work，a two—steps(reflux and followed-up hydrothermal)strategy was designed for the svnmesis of C0304．ZnO／rGO ternary composite．Specifically,the initial injection and subsequent evaporation