我们将不同形貌的ZnO 晶体制备成气敏元件，在350 ℃下对5×10-5 C2H5OH 气体进行气敏性能测试。从图2.3.4 中可以很明显地看出不同形貌的ZnO 晶体的气敏性能是不同的。响应恢复时间分别为：沙漏状（3 s，6 s）、刷子状（5 s，15 s）、手榴弹状（6 s，11 s）和棒状（8 s，12 s），而相应的灵敏度分别是：72.5，59.6，29.7，18.4。
图2.3.4 不同形貌的ZnO 晶体的气敏性能
ZnO 晶体的气敏性能的产生是由电阻的变化引起的，而这主要是由ZnO 表面的吸附氧离子（O-，
，O2-）来控制。当ZnO 晶体暴露于空气中时会吸附空气中的氧气分子到它的晶体表面并将其转变成氧离子。化学吸附的平衡会在其表面产生电子耗尽层，从而增加了样品的电阻。当ZnO 置于目标气体中时，气体分子会与吸附的氧离子发生反应并释放出俘获的电子到ZnO 的导带中，从而使电阻降低。因此，氧吸附对气敏传感器的性能起到重要的作用。
ZnO 是一种极性晶体，正极性面（0001）富集锌而负极性面（
）富集氧，{
}面由于含有等量的锌离子和阳离子而没有极性。Po-Liang Liu 指出氧富集的（
）极性面比锌富集的（0001）极性面更加稳定。这就表明氧富集的（
）ZnO极性面是一种化学惰性面，在空气中几乎不会与氧分子发生反应。锌富集的（0001）极性面具有很高的表面能，能够吸附空气中的氧分子产生化学反应，同时这也是由于（0001）极性面富含大量的锌离子从而能够吸附大量的氧。Kuang 等也指出ZnO各个晶面的气敏性能和光催化活性效率依次为（0001） ＞{
} ＞{
} ＞（
）。因此，我们可以通过控制ZnO 的表明晶体形貌使更多的活性面参与反应来提高材料的气敏性能。在我们所制备的样品中，沙漏状的ZnO 晶体与其他形貌的ZnO 晶体相比具有更多富含锌的（0001）极性面，能够吸附更多的氧，从而获得最好的气敏性能。(www.xing528.com)
我们对沙漏状的ZnO 晶体的气敏性能进行了进一步研究。图2.3.5（a）是该ZnO 气敏传感器在200 ～500 ℃时对5×10-5 乙醇的响应恢复时间，从图中可以看出，该晶体的最佳工作温度在350 ℃，有较短的响应恢复时间（3 s，6 s），灵敏度为72.5[2.3.5（b）]。在对它进行循环测试的时候，它的响应恢复特性几乎没有发生任何改变，表明该晶体具有良好的稳定性[2.3.5（c）]。最后，我们对它在350 ℃时进行了不同气体的检测，包括氨气（NH3）、一氧化碳（CO）、乙醇（C2H5OH）、甲烷（CH4）和甲醛（HCHO），气体浓度均为5×10-5。我们发现在这5 种气体中，它对乙醇的灵敏度为72.5，对其他气体的灵敏度不超过11，从而表明该晶体对乙醇气体具有很好的选择性检测[2.3.5（d）]。
图2.3.5 用沙漏状ZnO 晶体制成的气敏传感器对5×10-5CH3CH2OH 气体的气敏性能
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