尖晶石结构氧化物半导体的制备及其气体传感特性的研究

发布时间：2021-09-28 11:55

　　随着大气环境监测、资源勘探、工业/民生安全以及医疗诊断等领域对气体传感器需求的日益增长,气体传感器的研究备受学术界和产业界的关注。氧化物半导体气体传感器是最重要的化学量传感器,具有全固态、易集成、高灵敏、高可靠性等优点,一直是气体传感器领域研究的前沿与热点。相比单一氧化物半导体,二元金属氧化物半导体的传感特性更易调控,不仅可以在微观结构上进行设计,而且还能通过控制化学组成达到改善气体传感特性的目的。因此,近年来基于二元金属氧化物半导体（主要是尖晶石型AB₂O₄和钙钛矿型ABO₃）气体传感器的研究与开发逐渐受到关注。本论文采用水热和溶剂热合成法制备出不同形貌的尖晶石型二元金属氧化物半导体分等级纳米结构,并以这种高质量的尖晶石型复合氧化物作为传感材料构筑气体传感器,系统研究了复合氧化物微纳结构和化学成分对其传感特性的影响,在此基础上阐述了其传感机理。具体研究内容如下:（1）采用水热合成和溶剂热合成法分别合成了由纳米颗粒组装的中空CdFe₂O₄纳米笼和CuFe₂... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

气体传感器的应用领域Fig.1.1Gassensorapplicationfield

光化学式气体传感器是利用气体的光学特性来检测气体的组分和浓度的传感器。根据具体的光学原理其可分为红外吸收式、光干涉式、化学发光式、光离子式等气体传感器。光学式气体传感器的测量精度高，选择性和稳定性好，但是价格昂贵、测量成本高、测量周期较长、并且后期仪器的维护费用较高。半导体氧化物气体传感器是目前被研究最为广泛的一类气体传感器。该类型传感器以半导体氧化物作为敏感材料，通过敏感材料与被测气体之间发生的表面化学反应，将化学信号转换为电信号并完成对待测气体种类及其浓度的测量。半导体氧化物气体传感器具有响应快、灵敏度高、选择性可调、体积小、全固态、成本低等优点[32]，是气体传感器领域的研究热点。但是半导体氧化物气体传感器也存在受环境影响大、选择性和耐湿性不佳的问题，因此如何提高该类型气体传感器的选择性、耐湿性和稳定性仍然是目前该领域研究的重点[33,34]。

材料从最初的 ZnO[35, 36]和 SnO2[37-39]，扩展到更多种类的半导，例如 n 型的 α-Fe2O3[6, 40]、In2O3[41, 42]、TiO2[43, 44]、WO3[45, 46]等 NiO[47, 48]、CuO[49-51]、Co3O4[52, 53]、Cr2O3[54, 55]等。此外，半导已经扩展到多元的复合金属氧化物半导体材料：尖晶石结构（A如：ZnFe2O4[58, 59]、Zn2SnO4[60-62]、CuFe2O4[63-65]、CdFe2O4[66-68]ABO3）[69, 70]，如 ZnSnO3[71, 72]、LaFeO3[73, 74]等。相比单一半的复合金属氧化物敏感特性更易调控，不仅可以在微纳结构和还能通过控制化学组成实现传感特性改善的目的。 1.3 所示半导体氧化物气体传感器的分类通常按照检测气体的半导体气体传感器分为电阻型和非电阻型两大类；其中电阻型敏元件按照导电机制可分为表面控制型和体控制型两类。下面。

【参考文献】：
期刊论文
[1]金属氧化物异质结气体传感器气敏增强机理[J]. 唐伟,王兢.  物理化学学报. 2016(05)
[2]基于红外吸收光谱的瓦斯气体浓度检测技术[J]. 罗达峰,杨建华,仲崇贵.  光谱学与光谱分析. 2011(02)

硕士论文
[1]分等级结构的二元金属氧化物（AB2O4）气敏特性研究[D]. 周鑫.吉林大学 2016



本文编号：3411851