1. 研究目的与意义（文献综述）

各种有毒有害气体、易燃易爆气体在环境安全、工业生产、人类居住环境中的影响越来越严重，开发能够准确快速探测各种目标气体的高质量传感器是目前科研的主要任务之一。气敏功能材料种类众多，其中，金属氧化物半导体纳米材料由于其灵敏度高、体积小、成本低等优点受到普遍关注。

zno是一种典型的金属氧化物半导体，具有高电子迁移率、高禁带宽度（3.37 ev）、高激子束缚能（60 mev）、无毒和低廉等优势。尤其是当其纳米化后，具有更高的比表面积，并且由于纳米尺寸效应引起的高密度的表面活性位点存在，使其灵敏度、选择性、重复性及可靠性都得有大幅度提高。但是纯金属氧化物的气敏性能会受到本身固有特性的极大限制，而具有工作温度高和选择性差等缺点。

目前，国内外已有学者围绕降低工作温度和提高选择性做了大量研究工作，其中金属元素掺杂是主要手段。muhammad等采用气相法制备mg掺杂的zno纳米材料，研究发现mg掺杂改变了zno纳米结构的形貌，并调节了zno的能带结构，提高了对co的选择性。hjiri等采用水热法制备al掺杂的氧化锌纳米颗粒，研究发现al掺杂提高了zno纳米材料的电导率，并且与纯zno相比，其在较低的工作温度下对co有更高的响应。碱金属元素也被广泛用于掺杂改性zno的气敏性能。zhao等采用水热发制备不同li掺杂量的zno纳米颗粒，测试其气敏性能发现li掺杂不仅降低zno的最佳工作温度，还可以提高对甲醇气体的选择性。mariappan等研究发现na掺杂会提高zno纳米薄膜nh₃的选择性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

2.1.1 li、na、k改性zno纳米棒阵列制备及气敏元件制作

采用水热法制备zno纳米阵列，并以此制作气敏元件，测试其对乙醇气体气敏性能。分别配置不同浓度的liac、naac、kac溶胶，并将其分别涂覆在元件的陶瓷管上，在一定温度下老化一段时间，获得li、na、k掺杂的zno纳米棒阵列气敏元件。

3. 研究计划与安排

第1—3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4—7周：按照设计方案，制备zno纳米棒阵列，并对zno纳米棒阵列进行li、na和k离子掺杂，制作气敏元件。

第8—11周：采用xrd、fesem、eds等测试技术对复合材料的物相、显微结构进行测试，采用ws-30a系统测试材料的气敏性能。

4. 参考文献（12篇以上）

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