氧化铟基纳米复合材料的制备及其气敏性能研究

发布时间：2020-10-31 12:14

　　 氧化铟(In2O3)是一种宽带隙的半导体气敏材料,拥有突出的电学、光学及化学稳定性。但是,传统的In2O3传感器普遍存在工作温度高、响应低、选择性差等问题,不利于它的实际应用。基于这些问题,我们通过形貌调控、过渡金属掺杂及贵金属负载等方法对其进行改性处理来实现气敏性能的提升。本文通过水热法制备了棒状Co掺杂的IIn2O3材料和花状Au负载的In2O3材料,结合表征手段对材料形貌、结构和传感机理进行了详细研究。具体内容如下:1、采用一步合成法制备得到不同摩尔比Co掺杂的In2O3纳米棒,测试了其对HCHO的气敏性能。纳米棒宽度在10～20 nm,长度在40-60 nm,小尺寸的纳米棒具有较大的比表面积,为气体反应供应了丰富的反应位点,增强了材料对HCHO的敏感性。通过多种表征手段讨论了 Co掺杂对材料气敏性能的影响。结果表明:在最佳工作温度(130℃)下,In2O3/1%Co对10 ppm HCHO的响应值达到23.2,是纯In203的4.5倍,同时,In2O3/1%Co对HCHO表现出了优异的选择性和较好的稳定性。突出的气敏性能归功于Co的掺杂,明显增加了材料中氧空位的数量,并诱导材料表面更多吸附氧的形成,促进材料表面的吸附反应,从而优化材料的气敏性能。2、通过简单的合成方法制备得到不同摩尔比Au负载的In2O3材料,应用于C2H5OH气体的检测,对材料的形貌、结构和气敏机理进行了分析。结果表明:1.0%Au/In2O3样品的气敏性能最好,在250℃下,对50ppm C2H5OH的响应值达到505,同时还展现出较好的选择性及长期稳定性。C2H5OH气敏性能提高的原因主要有两方面:一是由竹叶状分枝组合而成的花状结构,提供了丰富的路径来促进目标气体的扩散、电子捕获及表面反应,二是适量Au纳米粒子的负载,Au的“化学敏化”和“电子敏化”作用增强了气敏性能。
【学位单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB381
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
2O₃传感器概述'>    1.1 In₂O₃传感器概述
2O₃纳米材料的制备方法'>    1.2 In₂O₃纳米材料的制备方法
        1.2.1 水热/溶剂热法
        1.2.2 溶胶-凝胶法
        1.2.3 静电纺丝法
        1.2.4 模板法
        1.2.5 化学气相沉积法
2O₃纳米材料在气敏传感中的应用'>    1.3 In₂O₃纳米材料在气敏传感中的应用
2O₃纳米材料在氮氧化物传感中的应用'>        1.3.1 In₂O₃纳米材料在氮氧化物传感中的应用
2O₃纳米材料在H₂S传感中的应用'>        1.3.2 In₂O₃纳米材料在H₂S传感中的应用
2O₃纳米材料在H₂传感中的应用'>        1.3.3 In₂O₃纳米材料在H₂传感中的应用
2O₃纳米材料在其他气体传感中的应用'>        1.3.4 In₂O₃纳米材料在其他气体传感中的应用
2O₃纳米材料的改性'>    1.4 In₂O₃纳米材料的改性
        1.4.1 比表面积调控
        1.4.2 金属元素掺杂改性
        1.4.3 贵金属负载改性
        1.4.4 多组分复合改性
    1.5 本论文研究的主要目的及内容
        1.5.1 本论文研究的主要目的意义
        1.5.2 本论文主要研究内容
2O₃纳米材料的制备及HCHO气敏性能研究'>第二章 Co掺杂In₂O₃纳米材料的制备及HCHO气敏性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 材料的制备
        2.2.3 材料的表征
        2.2.4 气敏元件制备及性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 煅烧温度对样品形貌的影响
        2.3.2 掺杂材料合成分析
        2.3.3 气敏性能评价
        2.3.4 材料表面性质表征
        2.3.5 气敏机理研究
    2.4 本章小结
2O₃纳米材料的制备及C₂H₅OH气敏性能研究'>第三章 Au负载In₂O₃纳米材料的制备及C₂H₅OH气敏性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂与仪器
        3.2.2 材料的制备
        3.2.3 材料的表征
        3.2.4 材料的气敏性能测试
    3.3 结果与讨论
2O₃纳米材料的合成分析'>        3.3.1 Au-In₂O₃纳米材料的合成分析
        3.3.2 气敏性能评价
        3.3.3 材料表面性质表征
        3.3.4 气敏机理研究
    3.4 本章小结
第四章 结论
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 沈瑜生;吴以成;黄炯;王弘;曾桓兴;杨承宗;;TiO_2制备方法对气敏性能的影响[J];化学传感器;1987年02期

2 文佑平;共沉法制α-Fe_2O_3粉体的研究[J];传感器技术;1989年05期

3 徐甲强,沈瑜生,曾恒兴,王弘;氧化铁薄膜的PCVP过程及其气敏性能初探[J];传感技术学报;1989年03期

4 王彩红;吴明娒;;氧化锌空心球的制备及其气敏性能研究[J];化工新型材料;2012年05期

5 谢英男;詹自力;张红芹;蒋登高;;磺基水杨酸掺杂聚苯胺的气敏性能[J];高分子材料科学与工程;2008年04期

6 焦万丽;张磊;;非晶态Ag表面修饰NiFe_2O_4的制备及对丙酮气体的气敏性能(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年05期

7 古丽美热·斯热依;张玉才;;纳米三氧化钨的合成及气敏性能研究[J];化工时刊;2017年12期

8 潘帅;胡校兵;宋润民;解丽丽;朱志刚;郑嘹赢;;醋酸钾溶液体系中α-Fe_2O_3纳米微球的离子液体辅助合成及气敏性能研究[J];高等学校化学学报;2018年08期

9 刘云云;许婷婷;田永涛;李新建;;单层及少层二硫化钼薄膜的制备及其气敏性能研究[J];郑州大学学报(理学版);2017年04期

10 曾文;苗斌;林栎阳;谢锦岳;;镍纳米线的简易合成及其气敏性能(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年S1期

相关博士学位论文 前10条

1 程晓丽;微纳米氧化物基多级结构材料的制备与气敏性能研究[D];黑龙江大学;2012年

2 李美花;SnO_2纳米材料微结构及其掺杂的气敏性能研究[D];大连理工大学;2017年

3 张佳;石墨烯纳米网的制备、结构调控及室温NO_2气敏性能研究[D];华中科技大学;2017年

4 王莹;SnO_2纳米结构的改性及其在气体检测中的应用[D];太原理工大学;2017年

5 杨天野;金属氧化物半导体微纳结构制备与快速响应气敏性能研究[D];吉林大学;2018年

6 詹自力;纳米In_2O_3气敏性能及其气敏机理研究[D];郑州大学;2003年

7 汤会香;ZnO纳米颗粒气敏性能的研究[D];浙江大学;2005年

8 马兴法;有机复合膜与传感器的室温气敏性研究[D];浙江大学;2005年

9 宋鹏;纳米晶钙钛矿型La（Pb）Fe（Co，Ni）O_3的制备及气敏特性研究[D];山东大学;2006年

10 高军;三氧化二铟基复合纳米材料的制备及其气敏性能研究[D];黑龙江大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 郭茹;高比表面积有序大介孔氧化铬的可控合成与贵金属修饰及其气敏传感应用[D];宁夏大学;2018年

2 刘俊松;g-C_3N_4-金属(Zn、W、Sn)氧化物复合材料气敏性能的研究[D];安徽工业大学;2018年

3 尤佳骏;铁酸锌纳米结构的制备及其气敏性能[D];扬州大学;2018年

4 司运亨;蔗渣模板法制备氧化锡及其气敏性能研究[D];吉林大学;2018年

5 郭思佳;基于ZIF-8模板的多孔性ZnO材料制备及其气敏性能的研究[D];吉林大学;2018年

6 杨辉;rGO/NiO基复合纳米纤维的制备及H_2S气敏性能研究[D];郑州大学;2018年

7 宋兰婷;微纳结构CoTiO_3的制备及气敏性能[D];沈阳工业大学;2018年

8 葛文文;二氧化锡多孔纳米材料掺杂及其气敏性能研究[D];山东大学;2018年

9 马小惠;CdS半导体纳米材料的制备及其气敏性能的研究[D];吉林大学;2018年

10 马瑞娟;贵金属修饰In_2O_3/SnO_2基气敏材料的性能研究[D];吉林大学;2018年

本文编号：2863934