基于不对称结构氮化碳聚合物薄膜的湿敏特性研究
发布时间：2021-06-17 05:59
湿度与我们的生活密不可分,湿度传感器作为检测装置在人们生产生活中发挥重要作用。目前对于湿度传感器性能的改善主要是通过敏感材料。石墨相氮化碳是一种新型的高分子有机材料,自问世以来因其独特的电子结构和优异的性能引起广泛的关注。论文以碳酸胍作为前驱体,通过热分解方法在载玻片在制备氮化碳湿度敏感薄膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱等手段对薄膜的感湿机理进行分析,结果表明制备氮化碳薄膜沿厚度方向分布不均匀,与衬底侧相比,生长侧方向的薄膜层间距大、氮缺陷含量多,吸收水分子多。当湿度变化时正是这种不对称性使氮化碳薄膜具有湿形变的特点。本文探讨焙烧温度、升温速率及加热时间等因素对氮化碳薄膜湿敏特性的影响,通过对不同制备条件氮化碳薄膜的形貌和组成成分的表征分析证明升高焙烧温度、延长加热时间、降低升温速率均有利于氮化碳薄膜生长,但同时也会使薄膜中氮缺陷含量减少,吸湿能力下降。论文基于氮化碳薄膜吸湿形变的特点,将其与应变片结合制成湿敏元件并进行湿敏特性测试,结果表明该湿敏元件具有重复性好、灵敏度高、湿滞小等优点。通过对不同制备条件下氮化碳薄膜的性能进行综合考察确定在本实...
【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 论文的研究目的及意义
1.2 湿度及湿度传感器简介
1.2.1 湿度的概念
1.2.2 湿度传感器概述
1.3 高分子湿敏材料
1.3.1 高分子湿敏材料的分类
1.3.2 高分子湿敏材料研究现状
1.4 氮化碳材料概述
1.4.1 氮化碳材料的结构和性质
1.4.2 氮化碳湿敏薄膜的研究现状与发展趋势
1.5 论文研究的主要内容
第2章 氮化碳薄膜的制备与表征
2.1 氮化碳薄膜的合成机理
2.2 氮化碳薄膜的制备
2.2.1 主要实验试剂和仪器
2.2.2 载玻片的处理
2.2.3 焙烧碳酸胍粉末
2.3 不同焙烧温度制备氮化碳薄膜材料的表征
2.3.1 X射线衍射(XRD)
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.3 傅立叶变换红外光谱(FTIR)
2.4 本章小结
第3章 氮化碳湿度驱动薄膜的制备与机理分析
3.1 氮化碳湿度驱动薄膜的制备
3.1.1 氮化碳薄膜制备步骤
3.1.2 实验主要现象
3.2 氮化碳薄膜的湿度响应测试
3.3 氮化碳薄膜的感湿机理
3.3.1 氮化碳薄膜表征
3.3.2 氮化碳湿度驱动薄膜机理
3.4 本章小结
第4章 不对称结构氮化碳湿敏薄膜性能优化
4.1 升温速率对氮化碳薄膜性能的影响
4.1.1 不同升温速率制备薄膜的表征分析
4.1.2 不同升温速率制备薄膜的湿度响应测试
4.2 加热时间对氮化碳薄膜性能的影响
4.2.1 不同加热时间制备氮化碳薄膜材料表征分析
4.2.2 不同加热时间制备薄膜的湿度响应测试
4.3 本章小结
第5章 氮化碳薄膜湿敏元件研究
5.1 氮化碳薄膜湿敏元件的工作原理
5.2 湿敏元件的制作与测试平台搭建
5.2.1 氮化碳湿敏元件制备
5.2.2 湿度测试装置与测试内容
5.3 测试结果分析
5.3.1 湿敏元件静态特性分析
5.3.2 湿敏元件的动态特性分析
5.3.3 湿敏元件湿滞特性分析
5.4 湿敏元件感湿机理分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨相氮化碳的可控制备及其功能化应用[J]. 聂肖威,陈南,李静,陈莲莲,曲良体. 中国科学:化学. 2017(01)
[2]降低高分子电容式湿敏元件湿滞的实验研究[J]. 郑丽,金建东,司良有,王成杨,张鹏,王亚彬. 传感器与微系统. 2015(06)
[3]简易式湿度检测显示器设计[J]. 李良. 内蒙古广播与电视技术. 2014(02)
[4]聚酰亚胺湿敏电容的制备与性能研究[J]. 许梅芳,虞鑫海,吴一奇,王剑平,吉淳. 化学与黏合. 2013(01)
[5]g-C3N4及改性g-C3N4的光催化研究进展[J]. 冯西平,张宏,杭祖圣. 功能材料与器件学报. 2012(03)
[6]电阻应变片的选用[J]. 康鲁杰,杨继红. 衡器. 2004(06)
[7]室温下纳米多孔氧化铝湿度传感器的研究[J]. 张会锐,张辉,杨青,张年生,杨德仁. 浙江大学学报(工学版). 2004(04)
[8]世界传感器新技术应用与展望[J]. 于凌宇. 世界电子元器件. 1999(02)
[9]智能空气湿度测量中的数学模型[J]. 李隽智. 电子测量技术. 1993(03)
博士论文
[1]高分子及其复合湿敏、气敏材料的设计、制备和敏感特性[D]. 陈友汜.浙江大学 2007
本文编号：3234619
【文章来源】：黑龙江大学黑龙江省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 论文的研究目的及意义
1.2 湿度及湿度传感器简介
1.2.1 湿度的概念
1.2.2 湿度传感器概述
1.3 高分子湿敏材料
1.3.1 高分子湿敏材料的分类
1.3.2 高分子湿敏材料研究现状
1.4 氮化碳材料概述
1.4.1 氮化碳材料的结构和性质
1.4.2 氮化碳湿敏薄膜的研究现状与发展趋势
1.5 论文研究的主要内容
第2章 氮化碳薄膜的制备与表征
2.1 氮化碳薄膜的合成机理
2.2 氮化碳薄膜的制备
2.2.1 主要实验试剂和仪器
2.2.2 载玻片的处理
2.2.3 焙烧碳酸胍粉末
2.3 不同焙烧温度制备氮化碳薄膜材料的表征
2.3.1 X射线衍射(XRD)
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.3.3 傅立叶变换红外光谱(FTIR)
2.4 本章小结
第3章 氮化碳湿度驱动薄膜的制备与机理分析
3.1 氮化碳湿度驱动薄膜的制备
3.1.1 氮化碳薄膜制备步骤
3.1.2 实验主要现象
3.2 氮化碳薄膜的湿度响应测试
3.3 氮化碳薄膜的感湿机理
3.3.1 氮化碳薄膜表征
3.3.2 氮化碳湿度驱动薄膜机理
3.4 本章小结
第4章 不对称结构氮化碳湿敏薄膜性能优化
4.1 升温速率对氮化碳薄膜性能的影响
4.1.1 不同升温速率制备薄膜的表征分析
4.1.2 不同升温速率制备薄膜的湿度响应测试
4.2 加热时间对氮化碳薄膜性能的影响
4.2.1 不同加热时间制备氮化碳薄膜材料表征分析
4.2.2 不同加热时间制备薄膜的湿度响应测试
4.3 本章小结
第5章 氮化碳薄膜湿敏元件研究
5.1 氮化碳薄膜湿敏元件的工作原理
5.2 湿敏元件的制作与测试平台搭建
5.2.1 氮化碳湿敏元件制备
5.2.2 湿度测试装置与测试内容
5.3 测试结果分析
5.3.1 湿敏元件静态特性分析
5.3.2 湿敏元件的动态特性分析
5.3.3 湿敏元件湿滞特性分析
5.4 湿敏元件感湿机理分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨相氮化碳的可控制备及其功能化应用[J]. 聂肖威,陈南,李静,陈莲莲,曲良体. 中国科学:化学. 2017(01)
[2]降低高分子电容式湿敏元件湿滞的实验研究[J]. 郑丽,金建东,司良有,王成杨,张鹏,王亚彬. 传感器与微系统. 2015(06)
[3]简易式湿度检测显示器设计[J]. 李良. 内蒙古广播与电视技术. 2014(02)
[4]聚酰亚胺湿敏电容的制备与性能研究[J]. 许梅芳,虞鑫海,吴一奇,王剑平,吉淳. 化学与黏合. 2013(01)
[5]g-C3N4及改性g-C3N4的光催化研究进展[J]. 冯西平,张宏,杭祖圣. 功能材料与器件学报. 2012(03)
[6]电阻应变片的选用[J]. 康鲁杰,杨继红. 衡器. 2004(06)
[7]室温下纳米多孔氧化铝湿度传感器的研究[J]. 张会锐,张辉,杨青,张年生,杨德仁. 浙江大学学报(工学版). 2004(04)
[8]世界传感器新技术应用与展望[J]. 于凌宇. 世界电子元器件. 1999(02)
[9]智能空气湿度测量中的数学模型[J]. 李隽智. 电子测量技术. 1993(03)
博士论文
[1]高分子及其复合湿敏、气敏材料的设计、制备和敏感特性[D]. 陈友汜.浙江大学 2007
本文编号：3234619
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3234619.html
