MOF-5衍生In-ZnO纳米颗粒的丙酮气敏性能研究*

郭照青, 宋国庆, 曹恩思

(太原理工大学 物理与光电工程学院,山西 晋中 030600)

0 引 言

针对丙酮这种挥发性有机化合物的潜在危害,许多环境安全机构已经制定了准则,限制丙酮在室内和工作场所的排放,以减少其对人体健康的不利影响。同时丙酮又是反映糖尿病早期症状的关键因素,微量丙酮的检测可以预测和预防相关疾病的发生,对维持人体健康安全起着重要作用。因此研制高效的丙酮气体传感器具有深远意义。

ZnO是禁带宽度为3.37 eV的宽禁带N型半导体材料,具有透明度好、电子迁移率高、带隙宽、室温发光强等优点[1]。ZnO 传感器具有响应快速、寿命长、成本低等特点,在气敏材料研究中一直都是热门研究对象,但 ZnO 传感器在实际应用中仍存在工作温度较高、气体响应值较低等问题。为了改善 ZnO 材料的气敏特性,研究人员通常采用掺杂和复合两种方法。其中掺杂异价元素可以改变载流子浓度,产生晶格缺陷,为氧和待测气体分子提供更多的吸附位点,从而改善 ZnO 材料的气体传感性能[2～6]。例如Khatibani A B 等人[7]采用溶胶凝胶法制备的Fe和Co掺杂ZnO降低了ZnO纳米颗粒对乙醇的工作温度,并缩短了其响应恢复时间。另一方面,与其他SnO2,WO3,MoO3等N型半导体复合,由于异质结的存在有利于载流子的分离和电子耗尽层宽度的改变,从而改善气敏性能[8～11]。此外调控ZnO材料的形貌,制备出不同形貌、尺寸、维度的 ZnO 纳米结构由于较高的比较面积同样可以改善其气敏性能[11～14]。

MOFs是金属离子或团簇与有机配体配位形成一、二或三维结构的化合物。……