Abstract Multifunctional behavior of Polypyrrole-Zinc oxide (PPy-ZnO) nanocomposite, synthesized by chemical and electrochemical routes, towards field emission (FE) and ammonia (NH3) sensing has been investigated. The preparation of the nanocomposite embraces the specific motivation of subsuming 1-dimensional (1D) form of the ZnO nanorods with PPy. The morphological, structural, chemical and optical analysis of the PPy-ZnO nanocomposite has been done employing various characterization techniques such as Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDAX), Fourier Transform Infrared (FTIR), Raman, UV–vis and Photoluminescence (PL) spectroscopy. The field emission (FE) investigations of PPy-ZnO nanocomposite exhibited lower values of turn-on and threshold fields (3.1 and 4.5 V/ μm, respectively) along with competency to deliver current density of ∼1.5 mA/cm2 at relatively lower applied field of ∼6.5 V/μm. The superior FE behavior of PPy-ZnO nanocomposite emitter is attributed to synergic effect of unique morphology and electrical property (enhancement in charge carrier density). Furthermore, NH3 sensing characteristics of pristine ZnO nanorods and PPy-ZnO nanocomposite thin films, were studied under static condition. Interestingly, the PPy-ZnO nanocomposite showed promising NH3 sensing characteristics, as compared to the pristine ZnO nanorods and other nanocomposites. The present attempt towards synthesis of organic-inorganic nanocomposite exhibiting promising multifunctional behavior can be extended to explore alike nanocomposites.

中文翻译：

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聚吡咯-氧化锌（PPy-ZnO）纳米复合材料的多功能特性：场发射研究和气敏应用

摘要 研究了通过化学和电化学途径合成的聚吡咯-氧化锌 (PPy-ZnO) 纳米复合材料对场发射 (FE) 和氨 (NH3) 传感的多功能行为。纳米复合材料的制备包含将一维 (1D) 形式的 ZnO 纳米棒与 PPy 包含在内的特定动机。PPy-ZnO 纳米复合材料的形态、结构、化学和光学分析已采用各种表征技术完成，例如扫描电子显微镜 (SEM)、能量色散 X 射线分析 (EDAX)、傅里叶变换红外 (FTIR)、拉曼、紫外可见光和光致发光 (PL) 光谱。PPy-ZnO 纳米复合材料的场发射 (FE) 研究显示出较低的开启和阈值场 (3.1 和 4.5 V/μm，分别）以及在相对较低的施加场约 6.5 V/μm 下提供约 1.5 mA/cm2 电流密度的能力。PPy-ZnO 纳米复合发射体的优异 FE 行为归因于独特形态和电性能（电荷载流子密度的增强）的协同效应。此外，在静态条件下研究了原始 ZnO 纳米棒和 PPy-ZnO 纳米复合薄膜的 NH3 传感特性。有趣的是，与原始的 ZnO 纳米棒和其他纳米复合材料相比，PPy-ZnO 纳米复合材料显示出有希望的 NH3 传感特性。目前合成显示出有前途的多功能行为的有机-无机纳米复合材料的尝试可以扩展到探索类似的纳米复合材料。PPy-ZnO 纳米复合发射体的优异 FE 行为归因于独特形态和电性能（电荷载流子密度的增强）的协同效应。此外，在静态条件下研究了原始 ZnO 纳米棒和 PPy-ZnO 纳米复合薄膜的 NH3 传感特性。有趣的是，与原始的 ZnO 纳米棒和其他纳米复合材料相比，PPy-ZnO 纳米复合材料显示出有希望的 NH3 传感特性。目前合成显示出有前途的多功能行为的有机-无机纳米复合材料的尝试可以扩展到探索类似的纳米复合材料。PPy-ZnO 纳米复合发射体的优异 FE 行为归因于独特形态和电性能（电荷载流子密度的增强）的协同效应。此外，在静态条件下研究了原始 ZnO 纳米棒和 PPy-ZnO 纳米复合薄膜的 NH3 传感特性。有趣的是，与原始的 ZnO 纳米棒和其他纳米复合材料相比，PPy-ZnO 纳米复合材料显示出有希望的 NH3 传感特性。目前对合成显示出有前途的多功能行为的有机-无机纳米复合材料的尝试可以扩展到探索类似的纳米复合材料。在静态条件下研究了原始 ZnO 纳米棒和 PPy-ZnO 纳米复合薄膜的 NH3 传感特性。有趣的是，与原始的 ZnO 纳米棒和其他纳米复合材料相比，PPy-ZnO 纳米复合材料显示出有希望的 NH3 传感特性。目前合成显示出有前途的多功能行为的有机-无机纳米复合材料的尝试可以扩展到探索类似的纳米复合材料。在静态条件下研究了原始 ZnO 纳米棒和 PPy-ZnO 纳米复合薄膜的 NH3 传感特性。有趣的是，与原始的 ZnO 纳米棒和其他纳米复合材料相比，PPy-ZnO 纳米复合材料显示出有希望的 NH3 传感特性。目前合成显示出有前途的多功能行为的有机-无机纳米复合材料的尝试可以扩展到探索类似的纳米复合材料。