光激发辅助气敏材料的制备研究

发布时间：2018-01-06 15:30

  本文关键词：光激发辅助气敏材料的制备研究　出处：《北京化工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：能源危机与环境恶化是制约人类发展和社会进步的两大问题,环境污染问题已呈现全球化的趋势,对有毒有害气体的检测任重而道远。气体传感器用来检测有害气体有着成本低廉、检测方便快捷等优点,已在与人民生活息息相关的各个领域得到了广泛应用。气敏材料是气体传感器的核心,市场上应用最为广泛的半导体金属氧化物类气敏材料有着工作温度高的缺点,严重限制了其在易燃易爆气体检测方面的应用。本文针对传统加热型金属氧化物类气体传感器存在的工作温度高的问题,采用光激发来降低材料工作温度,以实现材料在低温下对有毒气体的检测。具体工作如下：1.针对三乙胺挥发气体的检测,我们采用水热共沉淀法制备了Zn2Fe-LDH锌铁氢氧化物前驱体,将前驱体置于不同温度下焙烧得到了复合金属氧化物ZnO/ZnFe_2O_4。在80℃C低温下,借助光照的激发,我们探究了其对挥发性气体的气敏响应。以三乙胺为代表性气体,600℃C焙烧得到的复合材料的气敏性能最佳,不仅响应迅速,检测限较低,而且有良好的重复性和稳定性,ZnO/ZnFe_2O_4-600可以检测浓度低至5 ppm的三乙胺。我们对比了光照前后材料气敏性能的变化,发现光照不仅可以提高灵敏度,还能加快材料对气体的响应恢复。我们进一步探究了光激发气敏反应的机理,材料光照下气敏性能的提高归因于光照下材料表面氧负离子活性增强以及光照后气敏反应的活化能的降低。光激发是降低复合氧化物材料工作温度的一个有效手段。2.针对乙醇挥发性气体的检测,我们采用水热法制备前驱体,将前驱体置于空气气氛中焙烧得到了四面体基底表面生长片状二级结构的纺锤形的锌铟多级结构氧化物材料,后续表征证明,多级结构氧化物实为铟掺杂的氧化锌。多级结构粗糙的表面,大的比表面／体积比使其拥有了更卓越的气敏性能。我们进一步通过设计实验研究了多级结构的形成过程,探索了铟含量等因素对材料性能的影响,当锌铟投料比为4：1时得到的产物有最佳的气敏性能。在接近室温的工作温度下,借助可见光的激发,锌铟多级结构氧化物对500 ppm乙醇蒸气的响应值达到了87左右,已经超越了许多金属氧化物材料在300-400℃C高温下对乙醇蒸气的响应值。借助光激发,我们几乎实现了材料在室温下的高性能响应。光激发气体传感器将有着广阔的应用前景。
[Abstract]:In this paper , the gas - sensitive properties of ZnO / ZnFe _ 2O _ 4 - 600 have been studied by means of hydro - thermal co - precipitation .

【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB381
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本文编号：1388473