文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
******@SnO2核/壳纳米颗粒薄膜的制备及其气敏性能的研究
姓名:崔杰
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:刘向东
2011-01-15
华中科技大学硕士学位论文
摘要
近年来,功能金属氧化物由于其特殊的物理性能引起了研究者越来越多的关注,
SnO2 就是其中最关键性的材料之一。SnO2 是一种 n 型宽带隙氧化物半导体,其禁带
宽度 Eg=(300 K),在染料敏化太阳能电池、锂电池、透明传导电极和气敏传感
器等方面已得到广泛应用。
在气敏传感器中, SnO2 由于对许多不同的气体有高的灵敏度和化学稳定性,因
此已经成为最重要的气敏材料之一。而且纳米结构的半导体 SnO2,具有大的比表面
积、高的表面活性,能显著提高其气敏性能。因此利用纳米技术改进气敏传感器的
性能已成为新型气敏传感器发展的主导方向之一;另一方面,选择适当的添加剂能
明显提高材料的气敏性能和传感器的选择性。
本文中,采用在预先的制备 Au 纳米粒子的胶体溶液中还原 Sn2+合成 AuSn 纳米
粒子,然后在氧氛围中阶段性升温氧化的方法获得由 ******@SnO2 核/壳纳米粒子组成
的薄膜。利用透射电子显微镜(TEM)、X 射线衍射(XRD)等表征手段对样品的形
貌、结构和成份进行表征和研究,并在此基础上讨论了影响 ******@SnO2 纳米粒子粒径
的因素,研究表明随着 Au 和 Sn 的化学计量比的降低,制备出的核壳纳米粒子的粒
径是增加的。
通过研究 ******@SnO2 核/壳纳米颗粒薄膜对还原性气体(乙醇)和氧化性性气体
(氧气)气敏性能,初步探讨了 Au 的添加对 SnO2 半导体气敏性能的影响。通过气
敏检测发现,同纯的 SnO2 材料相比,******@SnO2 核/壳纳米颗粒薄膜提高了对氧化性
(氧气)气体的灵敏度,降低对还原性气体(乙醇)的灵敏度。通过对其气敏机理
分析,认为出现这种气敏性能的主要原因是 Au 和 SnO2 接触后对半导体能带结构的
改变所形成的肖托基结和电子的隧道效应引起的。

关键词:Au纳米粒子;******@SnO2核/壳纳米粒子;金属半导体结;气敏特性

I
华中科技大学硕士学位论文

Abstract
Functional metal oxides have been concerned owing to their unique physical
properties. Tin oxide (SnO2) which with forbidden band energy Eg= at 300 K is a
n-type wide band oxide semiconductor. It is widely used in dye-sensitized solar cells,
Li-ion batteries, transparent conductive electrodes and gas sensors.
In gas sensor, SnO2 is one of the most attractive materials because of high sensitivity
and chemical stability to different gases. The sensing performance of SnO2 can be
significantly improved, when its size is in nanometer with large surface area and high
surface activity. The application of nanotechnology expands a new method to improve the
performance of gas sensors. Moreover, the appropriate additives can also improve the
performance of the sensors.
In this paper, AuSn nano-particles have been synthesized by the reduction of Sn2+ in
the pre-gel solution of Au nano-particles, and then the film of the ******@SnO2 core/shell
nano-structure was obtained, by gradua