偏锡酸锌(ZnSnO3)是一种具有钙钛矿结构的三元氧化物半导体材料,被应用于锂电池电极、光催化剂、气敏传感器等领域。但相比于ZnO、SnO2、TiO2等二元氧化物材料,ZnSnO3材料的相关研究报道还较少,且当ZnSnO3用于气敏传感器时,还存在气敏性能差的问题。针对上述问题,本课题采用不同实验原料和制备方法得到了不同形貌的晶态和非晶态ZnSnO3,并通过nano-Ag的修饰有效地提高了ZnSnO3的气敏性能。 首先,以ZnSO4和Na2SnO3为原料,分别使用氨水、柠檬酸钠、三乙醇胺为添加剂,合成了纳米级立方体和球状晶态ZnSnO3颗粒。气敏测试结果表明不同形貌的晶态ZnSnO3气敏性能不同:以柠檬酸钠为添加剂的粗糙类球状晶态ZnSnO3对乙醇最敏感,在260℃工作温度下500ppm时其气敏响应为27,这与其具有较小的颗粒尺寸(60-100nm)有关。另外,用nano-Ag对其修饰后,在相同的测试条件下,能使其气敏响应提高至41。其次,室温下采用共沉淀法,在10wt%三乙醇胺辅助下,合成了粒径为700-900nm的十四面体晶态ZnSn(OH)6颗粒,经高温处理后得到非晶态ZnSnO3颗粒。气敏测试结果表明,在相同条件下非晶态ZnSnO3气敏响应为76,明显高于晶态ZnSnO3。用nano-Ag修饰非晶态ZnSnO3后得到Ag@ZnSnO3复合材料,当nano-Ag比例为5wt%时,Ag@ZnSnO3复合物在220℃时对500ppm乙醇气敏响应最高(响应值为258)。最后,机理研究表明,nano-Ag修饰ZnSnO3时,形成的肖特基结,能抑制电子-空穴的复合,提高了量子效率,有助于形成更多氧负离子,从而提升了ZnSnO3的气敏性能。 综上,本课题在室温下通过两种方法合成了不同形貌的晶态、非晶态ZnSnO3。气敏测试结果表明,在相同条件下非晶态ZnSnO3气敏性能优于晶态ZnSnO3,且nano-Ag修饰能有效提升ZnSnO3气敏性能。以上研究丰富了已有的ZnSnO3气敏材料的研究,为后续推动ZnSnO3气敏材料的实用化和针对ZnSnO3开展更进一步的研究提供了一定的思路。