WO 3 /碳纳米管复合材料氢气敏感特性的研究
发布时间：2020-12-15 00:19
随着氢气在人们日常生活中的普遍应用,对于氢气传感器的研制就显得尤为重要。传统的基于金属氧化物半导体的电阻型氢气传感器的研究有很多,其发展也十分迅速,具有结构简单、体积小和成本低廉等优点。但同时也存在一定的局限,比如体电阻过大、灵敏度较低以及选择性差等。本文以WO3为基础材料,通过引入多壁碳纳米管（MWCNTs）,利用其优良的导电性能来降低材料的体电阻,进而提高材料的灵敏度。由于Pd对氢气具有较强的吸附性,所以在敏感材料中掺入Pd以增强其对氢气的选择性。本文采用溶胶凝胶法对Pd-WO3/MWCNTs复合材料进行制备。采用了两次涂膜的方式,首先对WO3/MWCNTs薄膜进行制备,然后将Pd掺杂的WO3薄膜制作在其上方,这样可以将碳纳米管完全覆盖在薄膜下方,避免了其与水汽的接触,可以使其充分的进行电荷传输,进而降低材料的体电阻。分别对WO3薄膜、Pd掺杂的WO3薄膜和Pd-WO3/MWCNTs复合材料的初始电流值进行了测量,发现掺入MWCN...
【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
3概述"> 1.2 WO3概述
3的结构和性质"> 1.2.1 WO3的结构和性质
3气敏性能的研究现状"> 1.2.2 WO3气敏性能的研究现状
1.3 碳纳米管概述
1.3.1 碳纳米管的结构与性能
1.3.2 碳纳米管的改性
1.3.3 碳纳米管气敏性能的研究现状
3/CNTs复合材料的合成及应用"> 1.4 WO3/CNTs复合材料的合成及应用
1.5 课题研究的主要内容
第2章 薄膜的制备与表征
2.1 制备方法及方案设计
2.1.1 溶胶凝胶法
2.1.2 制备方案设计
2.2 实验前准备
2.2.1 前驱体工艺的选择
2.2.2 试剂与仪器
2.2.3 衬底预处理
3薄膜的制备和表征"> 2.3 纳米WO3薄膜的制备和表征
3前驱体溶胶的配制"> 2.3.1 WO3前驱体溶胶的配制
3薄膜的制备"> 2.3.2 WO3薄膜的制备
3薄膜的SEM表征"> 2.3.3 纳米WO3薄膜的SEM表征
3薄膜的制备和表征"> 2.4 Pd掺杂的WO3薄膜的制备和表征
3薄膜的制备"> 2.4.1 Pd掺杂的WO3薄膜的制备
3薄膜的SEM表征"> 2.4.2 Pd掺杂的WO3薄膜的SEM表征
3/MWCNTs薄膜的制备和表征"> 2.5 WO3/MWCNTs薄膜的制备和表征
2.5.1 碳纳米管的纯化
3/MWCNTs薄膜的制备"> 2.5.2 WO3/MWCNTs薄膜的制备
3/MWCNTs薄膜的SEM表征"> 2.5.3 WO3/MWCNTs薄膜的SEM表征
3/MWCNTs复合薄膜的制备和表征"> 2.6 Pd-WO3/MWCNTs复合薄膜的制备和表征
3/MWCNTs复合薄膜的制备"> 2.6.1 Pd-WO3/MWCNTs复合薄膜的制备
3/MWCNTs复合薄膜的AFM表征"> 2.6.2 Pd-WO3/MWCNTs复合薄膜的AFM表征
3/MWCNTs复合薄膜的XRD表征"> 2.6.3 Pd-WO3/MWCNTs复合薄膜的XRD表征
2.7 本章小结
第3章 气敏机理与传感器结构设计
3敏感材料的工作原理"> 3.1 WO3敏感材料的工作原理
3敏感材料的气敏机理"> 3.1.1 WO3敏感材料的气敏机理
3敏感材料的吸附原理"> 3.1.2 WO3敏感材料的吸附原理
3/MWCNTs复合材料的气敏机理"> 3.2 Pd-WO3/MWCNTs复合材料的气敏机理
3.3 传感器芯片的结构设计
3.3.1 传感器的芯片结构
3.3.2 叉指电极的设计
3.3.3 传感器芯片制作的工艺流程
3.4 本章小结
3/MWCNTs复合材料气敏性能测试">第4章 Pd-WO3/MWCNTs复合材料气敏性能测试
4.1 气敏传感器测试系统的建立
4.1.1 测试系统的整体结构
4.1.2 传感器气敏测试流程
4.2 最佳掺杂量的选择
4.2.1 Pd掺杂量对气敏性能的影响
4.2.2 MWCNTS掺杂量对气敏性能的影响
4.3 传感器气敏性能测试
4.3.1 退火温度对气敏性能的影响
4.3.2 气敏材料工作温度测试
4.3.3 初始电流值的测量
4.3.4 气敏材料灵敏度测试
4.3.5 气敏材料选择性测试
4.3.6 传感器响应恢复时间测试
4.3.7 传感器的重复性测试
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢气传感器的研究进展[J]. 刘俊峰,陈侃松,王爱敏,顾豪爽,刘华容. 传感器与微系统. 2009(08)
[2]WO3薄膜的制备及气敏特性研究进展[J]. 张召涛,杨晓红,马勇,穆建国. 材料导报. 2007(S3)
[3]溶胶-凝胶法制备WO3电致变色薄膜的研究进展[J]. 孙宇峰,孟凡利,黄行九,王连超,刘锦淮. 安徽工程科技学院学报(自然科学版). 2004(03)
博士论文
[1]WO3基气敏传感器薄膜材料的性质及应用研究[D]. 杨晓红.重庆大学 2008
硕士论文
[1]碳纳米管分散性的研究[D]. 赵展.东华大学 2014
[2]NiO和WO3互补型电致变色薄膜及器件的制备与性能[D]. 田健.浙江工业大学 2011
[3]溶胶—凝胶法制备氧化钨电致变色膜的研究[D]. 王艳霞.天津大学 2009
[4]碳纳米管改性及其在复合材料中的应用研究[D]. 曾祥兵.湖南大学 2005
本文编号：2917280
【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
3概述"> 1.2 WO3概述
3的结构和性质"> 1.2.1 WO3的结构和性质
3气敏性能的研究现状"> 1.2.2 WO3气敏性能的研究现状
1.3 碳纳米管概述
1.3.1 碳纳米管的结构与性能
1.3.2 碳纳米管的改性
1.3.3 碳纳米管气敏性能的研究现状
3/CNTs复合材料的合成及应用"> 1.4 WO3/CNTs复合材料的合成及应用
1.5 课题研究的主要内容
第2章 薄膜的制备与表征
2.1 制备方法及方案设计
2.1.1 溶胶凝胶法
2.1.2 制备方案设计
2.2 实验前准备
2.2.1 前驱体工艺的选择
2.2.2 试剂与仪器
2.2.3 衬底预处理
3薄膜的制备和表征"> 2.3 纳米WO3薄膜的制备和表征
3前驱体溶胶的配制"> 2.3.1 WO3前驱体溶胶的配制
3薄膜的制备"> 2.3.2 WO3薄膜的制备
3薄膜的SEM表征"> 2.3.3 纳米WO3薄膜的SEM表征
3薄膜的制备和表征"> 2.4 Pd掺杂的WO3薄膜的制备和表征
3薄膜的制备"> 2.4.1 Pd掺杂的WO3薄膜的制备
3薄膜的SEM表征"> 2.4.2 Pd掺杂的WO3薄膜的SEM表征
3/MWCNTs薄膜的制备和表征"> 2.5 WO3/MWCNTs薄膜的制备和表征
2.5.1 碳纳米管的纯化
3/MWCNTs薄膜的制备"> 2.5.2 WO3/MWCNTs薄膜的制备
3/MWCNTs薄膜的SEM表征"> 2.5.3 WO3/MWCNTs薄膜的SEM表征
3/MWCNTs复合薄膜的制备和表征"> 2.6 Pd-WO3/MWCNTs复合薄膜的制备和表征
3/MWCNTs复合薄膜的制备"> 2.6.1 Pd-WO3/MWCNTs复合薄膜的制备
3/MWCNTs复合薄膜的AFM表征"> 2.6.2 Pd-WO3/MWCNTs复合薄膜的AFM表征
3/MWCNTs复合薄膜的XRD表征"> 2.6.3 Pd-WO3/MWCNTs复合薄膜的XRD表征
2.7 本章小结
第3章 气敏机理与传感器结构设计
3敏感材料的工作原理"> 3.1 WO3敏感材料的工作原理
3敏感材料的气敏机理"> 3.1.1 WO3敏感材料的气敏机理
3敏感材料的吸附原理"> 3.1.2 WO3敏感材料的吸附原理
3/MWCNTs复合材料的气敏机理"> 3.2 Pd-WO3/MWCNTs复合材料的气敏机理
3.3 传感器芯片的结构设计
3.3.1 传感器的芯片结构
3.3.2 叉指电极的设计
3.3.3 传感器芯片制作的工艺流程
3.4 本章小结
3/MWCNTs复合材料气敏性能测试">第4章 Pd-WO3/MWCNTs复合材料气敏性能测试
4.1 气敏传感器测试系统的建立
4.1.1 测试系统的整体结构
4.1.2 传感器气敏测试流程
4.2 最佳掺杂量的选择
4.2.1 Pd掺杂量对气敏性能的影响
4.2.2 MWCNTS掺杂量对气敏性能的影响
4.3 传感器气敏性能测试
4.3.1 退火温度对气敏性能的影响
4.3.2 气敏材料工作温度测试
4.3.3 初始电流值的测量
4.3.4 气敏材料灵敏度测试
4.3.5 气敏材料选择性测试
4.3.6 传感器响应恢复时间测试
4.3.7 传感器的重复性测试
4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢气传感器的研究进展[J]. 刘俊峰,陈侃松,王爱敏,顾豪爽,刘华容. 传感器与微系统. 2009(08)
[2]WO3薄膜的制备及气敏特性研究进展[J]. 张召涛,杨晓红,马勇,穆建国. 材料导报. 2007(S3)
[3]溶胶-凝胶法制备WO3电致变色薄膜的研究进展[J]. 孙宇峰,孟凡利,黄行九,王连超,刘锦淮. 安徽工程科技学院学报(自然科学版). 2004(03)
博士论文
[1]WO3基气敏传感器薄膜材料的性质及应用研究[D]. 杨晓红.重庆大学 2008
硕士论文
[1]碳纳米管分散性的研究[D]. 赵展.东华大学 2014
[2]NiO和WO3互补型电致变色薄膜及器件的制备与性能[D]. 田健.浙江工业大学 2011
[3]溶胶—凝胶法制备氧化钨电致变色膜的研究[D]. 王艳霞.天津大学 2009
[4]碳纳米管改性及其在复合材料中的应用研究[D]. 曾祥兵.湖南大学 2005
本文编号：2917280
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2917280.html
