1、一維納米材料作為一種納米材料，在具有量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)的同時(shí)，還具有特殊的形貌，因而，具有一些特殊的光、電、磁和催化性能，在光學(xué)、復(fù)合材料、傳感器、催化劑等方面有廣闊的應(yīng)用前景。使用一維納米材料的氣體傳感器表現(xiàn)出靈敏度高、工作溫度低和響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，因而，在近些年里被廣泛地研究。雖然，關(guān)于各種一維氧化納米材料的氣敏性能研究相當(dāng)廣泛，但是還有以下問題值得深入研究。 1、通過改變實(shí)驗(yàn)條件和制備

2、方法，可以制備一些具有新的一維納米結(jié)構(gòu)的氧化物和復(fù)合氧化物，研究這些新的一維納米結(jié)構(gòu)氧化物的氣敏性能具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 2、不同的制備方法或者制備條件會(huì)影響所制備材料的結(jié)晶度、表面缺陷和形貌，從而影響材料的氣敏性能，所以，研究不同制備方法或者不同制備條件制備的一維納米材料的氣敏性能是十分有意義的。 3、關(guān)于摻雜的一維氧化物納米材料的制備與性能的研究還相對(duì)較少。 4、關(guān)于一維氧化物氣體傳感器響應(yīng)機(jī)理的研

3、究不是很深入，有些問題還不是很清晰。 此外，一維納米材料還具有特殊的光、電、磁性能。在研究一維納米材料的氣敏性能的同時(shí)，研究它們的光、電、磁性能也是十分有意義的。 基于以上考慮，本論文選擇SnO<,2>、ZnO、Fe2O<,3>、La<,2>FeO<,3>幾類常用的金屬氧化物和復(fù)合金屬氧化物氣敏材料作為研究對(duì)象，在制備這些一維納米結(jié)構(gòu)材料后，研究它們的氣敏性能以及光、電、磁性能。目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)一些具有優(yōu)良的氣敏性質(zhì)或發(fā)光性質(zhì)

4、或磁性的新型的一維納米材料。 本論文設(shè)想的研究?jī)?nèi)容是： 1、使用不同方法或者不同制備條件制備SnO<,2>、ZnO、Fe2O<,3>、La<,2>FeO<,3>四種常用的具有一維納米結(jié)構(gòu)的氣體敏感材料，研究它們的氣體敏感性能。期望得到一些氣敏性能良好的氣敏材料。 2、探討我們制備的新的一維納米結(jié)構(gòu)氧化物的生長(zhǎng)機(jī)理。 3、探討一維納米氧化物氣體傳感器的響應(yīng)機(jī)理。 4、對(duì)所制備的一維納米氧化物進(jìn)行光、

5、電、磁性能的研究。期望發(fā)現(xiàn)一些形貌對(duì)性能影響的新現(xiàn)象。 5、研究摻雜對(duì)一維納米材料的生長(zhǎng)及性能的影響。 本學(xué)位論文研究工作和取得的主要結(jié)果如下： 1、用表面活性劑-熔鹽法制備了二氧化錫納米棒，研究了使用不同表面活性劑制備的二氧化錫納米棒的氣敏性能。結(jié)果表明，采用二氧化錫納米棒作為氣敏材料的氣體傳感器元件具有檢測(cè)限低和響應(yīng)、恢復(fù)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)；使用NP10作為表面活性劑制備的二氧化錫納米棒是一種測(cè)量三乙胺的好的氣敏材

6、料。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)使用不同表面活性劑制備的氣敏材料表現(xiàn)出了不同的氣敏性能，這說明氣敏材料的性能與制備條件密切相關(guān)。 2、研究了摻雜銦對(duì)二氧化錫納米棒生長(zhǎng)的影響。電鏡結(jié)果表明：摻雜少量銦會(huì)使納米棒變長(zhǎng)變細(xì)，也就是長(zhǎng)度/半徑比增加，隨著摻雜濃度的升高，長(zhǎng)度/半徑比逐漸減小，到摻雜濃度為6﹪時(shí)，納米棒的長(zhǎng)度/半徑比變的比沒有摻雜的二氧化錫納米棒的長(zhǎng)度/半徑比還要小。這個(gè)結(jié)果與X射線粉末衍射圖中的(110)和(101)面的相對(duì)強(qiáng)度的變化趨勢(shì)

7、一致。同時(shí)，我們使用制備的樣品制作了元件，測(cè)量了元件在干燥空氣和氮?dú)鈿夥罩须妼?dǎo)率一溫度變化曲線。結(jié)果顯示：摻銦會(huì)使樣品的電導(dǎo)率變?。毫硗猓瑩诫s6 m01﹪的銦的元件對(duì)氮?dú)庥许憫?yīng)。 3、用水熱法在處理過的ITO玻璃表面生長(zhǎng)出單晶的“螺絲刀”狀ZnO納米材料。掃描電鏡和透射電鏡觀察表明：?jiǎn)蝹€(gè)ZnO納米“螺絲刀”是由兩個(gè)直徑不同的六方柱組成的。同時(shí)，我們使用ZnO納米“螺絲刀”樣品制作了氣體傳王丹：中山大學(xué)博士學(xué)位論文金屬氧化物一維納

8、米材料的制備及其氣敏、光、電、磁性能研究感器元件，進(jìn)行了氣敏性能測(cè)試，結(jié)果表明：元件對(duì)H<,2>S的響應(yīng)很好，達(dá)到10 ppb。同時(shí)，元件對(duì)H<,2>S響應(yīng)后的恢復(fù)時(shí)間比較長(zhǎng)。這些都可以用ZnO的硫化和去硫化作用來解釋。使用水熱法制備了ZnO納米棒，研究了不同表面活性劑濃度對(duì)氧化鋅納米棒生長(zhǎng)以及光致發(fā)光性能的影響。發(fā)現(xiàn)：用此方法制備的ZnO納米棒被激發(fā)發(fā)射黃光，與文獻(xiàn)報(bào)道比較，發(fā)射峰發(fā)生紅移。這可能是低溫條件下制備的樣品的缺陷較多的原因

9、引起的。同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)：相同激發(fā)條件下，未使用表面活性劑的ZnO納米棒比使用表面活性劑的ZnO納米棒的發(fā)射要強(qiáng)，這是由于它表面缺陷較多的緣故。 4、使用軟模板一熱分解方法制備了氧化鐵納米管，使用掃描電鏡、透射電鏡進(jìn)行了形貌表征，研究了退火對(duì)氧化鐵納米管形貌的影響。對(duì)氧化鐵納米管的磁性能研究結(jié)果表明：氧化鐵納米管的TM轉(zhuǎn)變溫度變小，這是由于粒子尺寸變小引起的：也發(fā)現(xiàn)在室溫下氧化鐵納米管表現(xiàn)出弱鐵磁性，而且比顆粒狀的氧化鐵的鐵磁性

10、強(qiáng)。 5、使用(表面活性劑)共沉淀-熔鹽法制備了管壁粗糙的單晶LaFeO<,3>納米管，探討了它的生長(zhǎng)機(jī)理，研究了它的氣敏性能和磁性能。氣敏性能的測(cè)試結(jié)果表明：?jiǎn)尉aFeO<,3>納米管是一種良好的可以用于室溫下氯氣檢測(cè)的氣敏材料，用它制作的氣體傳感器元件在室溫下對(duì)氯氣的檢測(cè)限可以達(dá)到1 ppm。對(duì)納米管狀LaFeO<,3>和顆粒狀LaFeO<,3>的磁性能測(cè)試表明：管狀的LaFeO<,3>在5K左右有一個(gè)相變，而顆粒狀的沒有

11、，這可能與它的形貌有關(guān)。 6、使用溶膠-凝膠-熔鹽法制備了La<,2>CuO<,4>納米束，為制備一維納米結(jié)構(gòu)的La<,2>CuO<,4>和以La<,2>CuO<,4>為基體的材料，提供了一種新穎的合成方法。 總的來說，研究工作達(dá)到了設(shè)定的目標(biāo)，以下的研究結(jié)果具有一定的創(chuàng)新性。 1、首次用表面活性劑．熔鹽法制備了單晶La<,2>FeO<,3>納米管。La<,2>FeO<,3>納米管在室溫下對(duì)氯氣有很好的響應(yīng)，是一

12、種可以用于氯氣檢測(cè)的好的氣敏材料。發(fā)現(xiàn)了納米管狀的La<,2>FeO<,3>在5 K左右有一個(gè)磁相變。 2、用水熱法在ITO玻璃上生長(zhǎng)出ZnO“螺絲刀”狀納米材料，根據(jù)ZnO納米“螺絲刀”氣體傳感器對(duì)H<,2>S的響應(yīng)和恢復(fù)曲線，研究了它對(duì)H<,2>8的響應(yīng)機(jī)理。用ZnO的硫化和去硫化作用解釋了傳感器對(duì)H<,2>S的特殊的響應(yīng)和恢復(fù)曲線。 3、為L(zhǎng)a<,2>CuO<,4>一維納米材料的制備提供了一種新穎的溶膠．凝膠．熔鹽