异质复合结构纳米纤维SnO2/ZnO的制备及其气敏特性研究

摘要： 采用静电纺丝法制备了多级中空结构的SnO2纳米纤维, 然后将SnO2纳米纤维置于90℃乙酸锌溶液中, 恒温水浴条件下, 在SnO2纳米纤维上生长了ZnO纳米球, 形成了异质结构的SnO2/ZnO复合纳米纤维。分别通过XRD、SEM、EDX和XPS等表征手段对异质复合纳米纤维SnO2/ZnO材料的结构、形貌及元素含量进行了表征分析。异质结构的SnO2/ZnO复合纳米纤维保持了SnO2纳米纤维多级中空的纤维结构, SnO2纳米纤维长度约为300 nm, 依附于SnO2纤维表面的SnO2纳米颗粒生长的ZnO纳米球直径为250~300 nm。采用静态气体测试系统对异质复合纳米纤维SnO2/ZnO气敏元件的气敏性能进行了测试。测试结果表明: 异质复合纳米纤维SnO2/ZnO气敏元件在最佳工作温度350℃下, 对(0.5~100)×10-6丙酮具有优异的响应灵敏度、较好的选择性和长期稳定性。异质复合纳米纤维SnO2/ZnO中存在于ZnO纳米球与SnO2纳米颗粒间的N-N同型异质结导致复合材料晶界势垒高度的降低, 改善了电子与空穴的输运特性, 促使SnO2/ZnO异质复合纳米纤维的吸附能力大大增强, 从而改善了SnO2/ZnO元件的丙酮敏感特性。