异质复合结构纳米纤维SnO₂/ZnO的制备及其气敏特性研究

杜海英^1,2，姚朋军³，王兢⁴，孙炎辉^4,5，于乃森⁶，张涛¹，董良²

1. 大连民族大学机电工程学院2. 爱荷华州立大学工程学院电气与计算机工程系3. 沈阳师范大学教育技术学院4. 大连理工大学电子科学与技术学院5. 大连民族大学信息与通信学院6. 大连民族大学物理与材料学院

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250³00 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（0.5¹00）×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。

关键词：静电纺丝;异质复合纳米纤维;N-N同型异质结;气敏特性;气敏机理;