【正文】 牙、做填充劑等。其中，纖鋅礦結(jié)構(gòu)最常見(jiàn) —— 晶體的氧原子與鋅原子形成原子層，緊密相鄰，成理想的六邊形排列，因而結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。如果要改變 ZnO 的禁帶寬度可以摻雜一定量的MgO。常溫下難溶于水的的兩性氧化物，密教比較大，硬度較小。當(dāng)能帶分裂時(shí)，微粒的光子能、電能、磁能等比平均間距還要小，物體會(huì)出現(xiàn)一些意想不到的性質(zhì)，我們把性質(zhì) 叫做量子小尺寸效應(yīng)。因?yàn)槲挥诒砻娴脑诱剂思{米體積相當(dāng)大的一部分，兩者的比例也是判斷納米材料的一個(gè)重要指標(biāo) [9]。兩者有著本質(zhì)的區(qū)別。納米技術(shù)是一門交叉性很強(qiáng)的綜合學(xué)科，研究的內(nèi)容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領(lǐng)域。納米技術(shù)，從微觀上來(lái)說(shuō)，是指尺寸在 nm 范圍內(nèi)，研究原子、分子和電子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的一項(xiàng)嶄新技術(shù) [3]。我 國(guó)曾召開(kāi)納米科技發(fā)展戰(zhàn)略研 第 4 頁(yè)（ 共 27 頁(yè)） 討大會(huì)，制訂了一系列的的扶持政策及法律，極大地推動(dòng)了我國(guó)納米技術(shù)的發(fā)展。納米材料的制備主要存在三個(gè)問(wèn)題：材料結(jié)構(gòu)的尺寸是否達(dá)到納米級(jí)、材料純度是否足夠高、所得材料的成份是否合理。未來(lái)，納米技術(shù)的發(fā)展一定會(huì)影響人類的生產(chǎn)生活方式。納米技術(shù)主要包括：納米粒子的測(cè)量、加工、制備、組裝技術(shù)；納米材料；納米生物學(xué)技術(shù)；納米物理學(xué)；納米化學(xué)等 [3]。因此開(kāi)發(fā)和研究高性能的氣體傳感器是未來(lái)的趨勢(shì)。慶幸的是，越來(lái)越多的人注意到了大氣問(wèn)題對(duì)人與自然所造成的危害，開(kāi)始關(guān)注這一問(wèn)題，關(guān)注 人類自身的健康與安全。檢測(cè) 所測(cè)氣體的組成及其含量由氣體傳感器完成，而氣體傳感器由 ZnO 敏感材料為基體材料制得進(jìn)行。 關(guān)鍵詞： 水熱法；氧化鋅；傳感器；氣敏性 第 2 頁(yè)（ 共 27 頁(yè)） 第一章 緒 論 納米技術(shù)簡(jiǎn)介 科技進(jìn)步帶動(dòng)了城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展。為了改善人們的居住條件和提高生活質(zhì)量，很多國(guó)家制訂了相應(yīng)的法律法規(guī)，我國(guó)政府也制訂了符合我國(guó)國(guó)情的法律法規(guī)。一些常見(jiàn)常用的傳感器，由 SnO2， Fe2O3， ZnO 作為基體材料制備的傳感器等等已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)與日常生活。 納米物理學(xué)和納米化學(xué)是納米技術(shù)的技術(shù)支撐，只有這兩項(xiàng)技術(shù)取得發(fā)展，其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)才能進(jìn)步。 在納米技術(shù)的發(fā)展歷程中，世界各國(guó)的許多科學(xué)家作出了杰出的貢獻(xiàn)。一旦這三個(gè)問(wèn)題被解決，就會(huì)使得納米材料的制備技術(shù)突飛猛進(jìn)，產(chǎn)生大量的嶄新器件。因此，我國(guó)的納米技術(shù)與世界同步。利用這些納米尺度范圍內(nèi)的若干個(gè)原子、分子，對(duì)其進(jìn)行加工，制造成器件設(shè)備 [4]。 1993 年，國(guó)際納米科技指導(dǎo)委員會(huì)將納米技術(shù)劃分為納米電子學(xué)、納米物理學(xué)、納米化學(xué)、納米生物學(xué)、納米加工學(xué)和納米計(jì)量學(xué)等 6 個(gè)分支學(xué)科。 第 5 頁(yè)（ 共 27 頁(yè)） 納米材料含義 納米材料 (圖 )是指在三維空間中至少有一維處在納米尺度范圍或由他們作為基本單元構(gòu)成的材料 [7]。表面原子易于其他原子結(jié)合，形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 ④ 宏觀量子隧道效應(yīng) 第 6 頁(yè)（ 共 27 頁(yè)） 微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱為隧道效應(yīng) [10]。激子束縛能比較高。由于雜質(zhì)能帶的出現(xiàn)會(huì)使能帶隙在 34 eV 之間變化。從圖中也可以看出， ZnO 的晶體結(jié)構(gòu)成中心對(duì)稱，因而具有壓電效應(yīng)和焦熱電效應(yīng)，因而可用來(lái)制作壓電傳感器 [13]。氧化鋅的前景廣闊，具有極高的研究?jī)r(jià)值和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，受光照，溫度，濕度，氣壓與時(shí)間等因素影響較大，需要我們不斷改進(jìn)技術(shù)，以獲得更好的性能。具體劃分圖見(jiàn)圖 。 圖 半導(dǎo)體氣體傳感器性能指標(biāo) 金屬氧化物氣體傳感器的性能判定指標(biāo)有很多：靈敏度，穩(wěn)定性， 第 11 頁(yè)（ 共 27 頁(yè)） 對(duì)氣體的反應(yīng)速度和恢復(fù)時(shí)間等 [19]。 制備 ZnO 納米材料的方法有很多，根據(jù)其原理主要可分為三類：化學(xué)法和物理法。物理法包括氣相沉積法（ CVD）、激光輻照法等，是指材料在光電技術(shù)的作用下在真空中或 第 12 頁(yè)（ 共 27 頁(yè)） 者惰性氣體中分子或者原子形成納米材料。本章我們主要介紹水熱法。 第 13 頁(yè)（ 共 27 頁(yè)） 第二章 ZnO納米材料的制備 實(shí)驗(yàn)所用材料及儀器 二水乙酸鋅（ C4H10O6Zn，純度 ≧ 99％，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司），水合肼 (H6N2O， 80％，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司 )?？梢钥焖匐婋x OH。 X 射線衍射儀（ XRD） X 射線屬于電磁波的一個(gè)分支，波長(zhǎng)很短（ nm），不借助外在物體，肉眼無(wú)法觀察，因此需要我們借助 XRD。 圖 X射線衍射儀的工作原理 透射電子顯微鏡（ TEM） 在光學(xué)顯微鏡下小于 μm 的細(xì)微結(jié)構(gòu)我們無(wú)法看清，因此要想看到更加細(xì)微的結(jié)構(gòu)必須用波長(zhǎng)更短的光源，以此提高顯微鏡的分辨率。掃描電子顯微鏡正是根據(jù)上述原理，采用不同的信息檢測(cè)器，使選擇檢測(cè)得以實(shí)現(xiàn)。將所得的溶液倒 第 17 頁(yè)（ 共 27 頁(yè)） 入水熱釜中，再放入 160186。C 的馬弗爐中灼燒 2 h，所得的白色粉末就是 ZnO。此結(jié)果說(shuō)明，我們所得的晶體晶面規(guī)則，生長(zhǎng)較好，純度較高，沒(méi)有其他雜質(zhì)產(chǎn)生。 圖 SEM圖 圖 c 為樣品的側(cè)面，圖 d 為樣品的正面，可以看出所得樣 品為花 第 19 頁(yè)（ 共 27 頁(yè)） 狀結(jié)構(gòu)，具有分等級(jí)結(jié)構(gòu)，基本結(jié)構(gòu)為一維的納米棒組成，納米棒的排列比較疏松，兩個(gè)相鄰的納米棒的距離為 ，氣體可以進(jìn)入到到傳感器內(nèi)部，兩者互相融合，充分反應(yīng)，減少待測(cè)時(shí)間，恢復(fù)起來(lái)也會(huì)容易的多。 那么，傳感器是如何工作呢？首先，氣體傳感器獲取被測(cè)氣體的相關(guān)信息：類別、成分、濃度等，再將相關(guān)信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。金屬氧化 第 20 頁(yè)（ 共 27 頁(yè)） 物半導(dǎo)體氣敏材料表面存在許多活性中心，易吸附一些分子，在加熱或光照條件下，兩者進(jìn)行載流子交換。 ZnO 氣體傳感器的性能測(cè)試 金屬氧化物氣體傳感器的性能指標(biāo)有很多：靈敏度，選擇 性，對(duì)氣體的響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間，溫度等 [25]。傳感器靈敏度的提高可以幫助人們快速有效的對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)。下圖的氣體從上到下分別是硫化氫 H2S、甲醛 CH2O、甲烷 CH氫氣 H二氧化氮 NO一氧化碳 CO、甲苯 C7H丙酮 C3H6O、乙醇 C2H6O、氯氣 Cl氨氣 NH3。因此，我們可以得出，花狀氧化鋅所制得的納米材料對(duì)不同的氣體具有良好的選擇性。 影響傳感器性能還有一個(gè)重要因素：溫度。乙醇傳感器的靈敏度的在200℃ 250℃ 的范圍內(nèi)，隨著溫度的升高而靈敏度增加，在 250℃ 時(shí)處于頂峰， 250℃ 以后，靈敏度會(huì)立即下降。當(dāng)溫度較低時(shí)， ZnO 表面原子的性能降低，會(huì)影響與 氣體分子的反應(yīng)，也會(huì)影響吸附氧氣的數(shù)量，降低反應(yīng)速率和質(zhì)量，導(dǎo)致傳感器的靈敏度下降。再制得氧化鋅氣體傳感器，對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試，分析了影響氧化鋅納米材料氣體傳感器性能的主要因素。接著又采用低溫水熱法，以二水乙酸鋅和水合肼為原料，利用 X 射線衍射儀，掃描電子顯微鏡，透射電子顯微鏡對(duì)所制得的氣體傳感器進(jìn)行表征。納米材料的制備技術(shù)發(fā)展了幾十年，取得了一定的研究成果。目前，我們存在的問(wèn)題，就是未來(lái)研究的方向和重點(diǎn)。 ZnO。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校 規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁(yè)以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子 文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 。 ：任務(wù)書、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 作者簽名： 日期： 年 月 日