[发明专利]支化纳米线结构的气敏纳米材料、制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种支化纳米线结构的气敏纳米材料的制备方法，包括如下步骤：提供NH₄F的溶液；将金属铌片置于溶液中进行纳米线生长，在铌片表面生长出Nb₂O₅纳米线；采用原子层沉积技术在生长有Nb₂O₅纳米线的铌片表面制备ZnO壳层薄膜；提供6.25～25mM的Zn(NO₃)₂和6.25～25mM的HMT的混合溶液；将表面包覆ZnO和Nb₂O₅纳米线的铌片放置于混合溶液中，在其表面支化生长出ZnO支化纳米线；将Nb₂O₅‑ZnO支化纳米线从铌片衬底上转移分散至去离子水中，获得Nb₂O₅‑ZnO支化纳米线悬浮液；再将得到的悬浮液滴石英片衬底上，干燥并冷却后得到Nb₂O₅‑ZnO支化纳米线结构的气敏纳米材料。

技术领域

本发明涉及半导体纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种支化纳米线结构的气敏纳米材料、制备方法及其应用。

背景技术

近年来，基于半导体纳米材料的电阻式气体传感器受到了极大的关注，已经广泛应用于气体泄漏警报、环境气体监测和工业气体分析等各个领域。研发各种拥有高比表面积、优异的气体吸附能力和高载流子迁移率的基于金属氧化物半导体材料的新型气体传感器已成为当前的研究热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有更好气体吸附能力和高载流子迁移率的支化纳米线结构的气敏纳米材料、制备方法及其应用。

为了解决上述问题，本发明提供了一种支化纳米线结构的气敏纳米材料的制备方法，包括如下步骤：提供NH₄F的溶液；将金属铌片置于溶液中进行纳米线生长，在铌片表面生长出Nb₂O₅纳米线；采用原子层沉积技术在生长有Nb₂O₅纳米线的铌片表面制备ZnO壳层薄膜；提供6.25～25mM的Zn(NO₃)₂和6.25～25mM的HMT的混合溶液；将表面包覆ZnO和Nb₂O₅纳米线的铌片放置于混合溶液中，在其表面支化生长出ZnO支化纳米线；将Nb₂O₅-ZnO支化纳米线从铌片衬底上转移分散至去离子水中，获得Nb₂O₅-ZnO支化纳米线悬浮液；再将得到的悬浮液滴石英片衬底上，干燥并冷却后得到Nb₂O₅-ZnO支化纳米线结构的气敏纳米材料。

本发明提供了一种上述的制备方法制得的基于Nb₂O₅-ZnO核壳支化纳米线结构的气敏纳米材料。

本发明提供了一种上述的基于Nb₂O₅-ZnO核壳支化纳米线结构的气敏纳米材料在检测硫化氢气体方面的应用。

在各种金属氧化物半导体材料中，五氧化二铌(Nb₂O₅)是一种重要的n型氧化物宽禁带(约为3.4eV)半导体，具有良好的导电性和高浓度的氧空位，利于捕获电子，因此基于Nb₂O₅的优良传感器是值得研究的。基于单一氧化铌材料的气体传感器其气敏性能相对较差。由此，复合结构材料的制备引起了广泛的研究兴趣，被普遍认为是一种提高气体传感器性能的有效方法。构建由两种或多种半导体材料组成的核壳异质结构，不仅能产生各种材料的多种特性的协同效应，而且由于界面态的电子俘获和异质结的形成，增加了额外的耗尽宽度和界面势垒的变化，由此带来比原始纳米结构更大的传感器响应。此外，层次结构的构建，如分枝状的纳米线，有利于比表面积的增加和在多级纳米结构之间的界面上形成更多的异质结或同质结，进一步提升传感器响应。

附图说明