半导体金属氧化物纳米材料的制备及气敏性能研究

发布时间：2021-11-07 05:24

　　随着社会的不断进步、人们生活水平的不断改善,人们越发的关注身边的环境安全及自己的身心健康。传感器作为信息获取的重要器件,成为现代科技的一大产业。气体传感器作为传感器的一个重要分支,在大气监测、防灾报警、食品安全和医疗诊断等领域有了广泛的应用。气敏材料是气体传感器的核心部分,是影响气体传感器性能的一个重要因素,其中金属氧化物半导体气体传感器因制备简单、价格低廉、性能稳定等优点得到了人们的广泛关注。本论文主要从提高金属氧化物半导体材料的气敏性能入手,围绕气体传感器在检测气体时存在的各种问题。通过调控材料的微观结构、贵金属修饰、元素掺杂等手段来改进气敏材料的灵敏度、选择性、工作温度和稳定性等性能指标,主要研究内容如下:（1）提高氢气传感器在低温下的灵敏度,采用一种简单、高效的水热方法制备了由一维纳米棒组成的三维海胆状的W18O49多层次结构。该种结构具有非常大的比表面积,这就促进了气体的吸附,同时提高气体的扩散速率,使得器件的灵敏度大幅提升。然后我们通过简单的搅拌方法在其表面修饰上贵金属Pd纳米颗粒,利用Pd对氢气的催化作用进一步优化W18049对氢气的气敏性能。（2）利用水热合成的方法制备... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１?（ａ）气敏元件的示意图，（ｂ）气敏元件的实物图??

到特定体积的气瓶内配置成一定浓度的气体备用；通过调控加热电压将器件加热??到一定温度，降插有传感器的测试棒迅速放入到气瓶中，传感器的实时响应将以??电阻或电导的变化曲线展示在测试软件中，测试仪器如图２－２所示。??图２－２高精度气体传感器的测试装置图??图２－３是传感器的测试原理示意图，Ｖ。为测试电压，即回路的总电压，Ｒｓ??为传感器等效电阻，Ｒｔ为加热电阻，在电路中通过调节加热电压Ｖｈ设定气敏元??件对应工作温度，Ｖ。为信号电压，通过信号电压的变化反应气敏元件的气敏性??能。通过以上这些数据，我们可以计算出传感器的电阻，计算公式如下：??Ｒｓ?＝?ＶｃＲｌ／Ｖ０?－?ｒｌ??１８??

保福希幔蛊?宕?衅鞯闹票讣捌涠裕龋财?宓募觳猓崳?火，如图３－１的ＸＲＤ结果表明，在４００°Ｃ的退火温度下Ｗ１８０４９将转变为Ｗ０３。??因此，在本次实验中选择３００°Ｃ和４００°Ｃ退火温度分别得到Ｐｄ－Ｗ１８０４９和Ｐｄ－Ｗ０３。??Ｌ?４５０?Ｖ??一?Ｊ?ＬａＡ＾Ａ?＾?－??＾?ｎｌ?４００?－ｃ??＾?Ｊ??????？ｔ?３５０?＾??ＪＷ?丄ｒｉｒｎ—?３００?ｒ??ｊＷ．?２５０１：；??２０?４０?６０?８０??２０?（ｄｅｇｒｅｅ）??图３－１?ＷＩ８０４９经过不同的温度退火后的ＸＲＤ图谱??３．３头验结果和分析??３．３．１材料表征??图３－２展示的Ｗ１８０４９样品的Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）花样，图中曲线的衍??射峰对应的数值代表该衍射峰对应的晶面，与标准的ＪＣＰＤＳ卡片对照可知，??所有衍射峰都可以对应于单斜相的Ｗ１８０４９?（ＪＣＰＤＳ标准卡片号为７１２４５０），??没有其他的杂质峰，这表明我们合成的Ｗ１８０４９纳米材料纯度很高。于此同时，??材料的拉曼光谱（图３－３）中的所有峰也和典型的Ｗ１８０４９拉曼光谱契合的非常好。??在低波长区域的２６３和３２６?ｃｒｒＴ１峰归功于０－Ｗ－０键弯模；高波长区域的７０６和??２２??

【参考文献】：
期刊论文
[1]气体传感器的分类和应用[J]. 王胜权,张劲,刘小旭.  科技致富向导. 2011(20)
[2]高能球磨法在纳米材料研究中的应用[J]. 韩兵强,李楠.  耐火材料. 2002(04)
[3]TiO2薄膜氧敏元件的研究与发展[J]. 田立强,潘国峰,赵彦晓,王静,孙以材.  传感器世界. 2002(07)
[4]纳米气敏粉体的制备技术[J]. 徐甲强,李金凤,陈玉萍,田志壮.  郑州轻工业学院学报. 1999(02)
[5]溶胶凝胶法制备的ZnO气敏薄膜[J]. 潘素瑛,梅森.  传感器技术. 1993(03)
[6]用溶胶-凝胶法制备的纳米 TiO2粉末的结构[J]. 罗菊,丁星兆,程黎放,马学鸣,董远达.  材料科学进展. 1993(01)
[7]溶胶-凝胶科学技术的现状和发展前景[J]. 李彬.  仪表材料. 1990(05)



本文编号：3481246