复合金属氧化物湿敏特性的研究

发布时间：2017-05-15 18:12

  本文关键词：复合金属氧化物湿敏特性的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在过去的几十年中,湿度传感器,作为一种重要的化学传感器,已经引起了密切的关注由于其被广泛应用在工业、农业、医药、气象学和航空学等领域。湿度传感器是由湿敏元件和转换电路等组成的,利用物质的物理效应和化学效应对空气中的水分进行检测的器件。具有实际应用价值的湿度传感器应具备如下的敏感特性:在很宽的湿度变化范围内的高灵敏度、线性的响应、很小的湿滞、快速的响应速度、物理和化学方面的稳定性等等。随着现代科学技术的发展和各种新技术、新方法、新领域的出现,尤其是在材料化学飞速发展的情况下,人们着手开发各种各样合成新型湿敏材料的方法,并不断尝试合成更好形貌的敏感材料通过长期的探索实验条件(温度、时间、材料配比、浓度等)。湿度传感器的特性与感湿材料密切相关,在过去的时间里,许多材料已经被应用到了湿度传感器的制作。但是单一的某类材料有时并不能完全满足一个传感器的所有的优秀性能,因此,各种各样针对材料的改性方法已经被用来探索提高湿度传感器的感湿特性。所以,本论文对复合型陶瓷氧化物CeO_2-NiO,MoO_3-NiO,SrTiO_3的湿敏特性进行了研究。在第二、三章,分别用了热处理,静电纺丝方法合成了CeO_2-NiO纳米粒子,MoO_3-NiO纳米纤维二种复合型陶瓷氧化物材料并进行表征,而且制成了湿度传感器。两种材料都分别合成了不同质量配比(CeO_2:NiO/MoO_3:NiO=0.5,1,2,3)的材料,进行湿敏特性测试,从中选择出最优配比分别为CeO_2:NiO(1:2)纳米粒子湿度传感器,在整个湿度范围11%-95%RH下阻抗变化5个数量级,响应时间是3 s,恢复时间是19 s,湿滞小于2%RH;MoO_3:NiO(1:2)纳米纤维湿度传感器,在整个湿度范围11%-95%RH下阻抗变化3个数量级,响应时间是2s,恢复时间是10 s,湿滞小于2%RH。在第四章,采用溶剂热法合成了钛酸锶纳米微球复合陶瓷氧化物,此类钙钛矿材料具有典型的ABO3结构,由于其独特的结构和较大的比表面积广泛的应用在传感器,催化剂等领域。本文所合成Sr TiO_3湿度传感器的在整个湿度范围11%-95%RH下阻抗变化4个数量级,响应恢复时间是2 s,湿滞小于1%RH。最后采用复阻抗和ZSimpWin软件仿真(包含电阻和电容的等效电路)来分析SrTiO_3湿度传感器的感湿机理。
【关键词】：湿度传感器 CeO_2-NiO MoO_3-NiO SrTiO_3 感湿机理
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;TP212
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 湿度和湿度传感器简介11-13
• 1.2 湿度传感器的特点13
• 1.3 湿度传感器的性能参数13-14
• 1.4 湿度传感器的发展史14-15
• 1.5 湿度传感器的发展趋势15-16
• 1.6 电阻陶瓷式湿度传感器的感湿机理16-17
• 1.7 本论文的主要工作17-18
• 第二章 基于CeO_2-NiO的湿度传感器和湿敏特性18-28
• 2.1 样品制备18-19
• 2.2 湿敏元件的制作19-20
• 2.3 湿敏元件的测试装置20-22
• 2.3.1 湿度发生装置20-21
• 2.3.2 湿度测试装置21-22
• 2.4 材料的表征22-24
• 2.4.1 X光衍射分析（XRD）22-23
• 2.4.2 扫描电镜分析（SEM）23-24
• 2.5 元件的湿敏特性24-28
• 2.5.1 频率特性24
• 2.5.2 湿滞特性24-25
• 2.5.3 响应恢复特性25-26
• 2.5.4 长期稳定性26-28
• 第三章 基于MoO_3-NiO的湿度传感器的研究28-36
• 3.1 实验步骤29-30
• 3.2 MoO_3-NiO的表征30-32
• 3.2.1 XRD表征30
• 3.2.2 SEM表征30-31
• 3.2.3 氮气等温吸附脱附表征31-32
• 3.3 器件的湿敏性能测试32-34
• 3.3.1 频率的测试32
• 3.3.2 湿滞的测试32-33
• 3.3.3 响应恢复时间的测试33-34
• 3.4 敏感机理分析34-36
• 第四章 基于SrTiO_3的湿度传感器及感湿机理研究36-47
• 4.1 SrTiO_3的制备、表征36-38
• 4.1.1 试剂与仪器36-37
• 4.1.2 材料制备37
• 4.1.3 材料表征37-38
• 4.1.4 器件制备38
• 4.2 湿敏特性38-40
• 4.2.1 频率特性38-39
• 4.2.2 湿滞特性39-40
• 4.2.3 响应-恢复特性40
• 4.3 复阻抗分析40-47
• 4.3.1 Zsimpwin软件使用简介40-44
• 4.3.2 感湿机理分析44-47
• 第五章 总结与展望47-49
• 参考文献49-55
• 作者简介55-56
• 攻读硕士期间发表论文56-57
• 致谢57-58

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 贺媛;BaTiO_3纳米纤维湿度传感性能的研究[D];吉林大学;2011年

2 王竹仪;电阻式纳米氧化物湿敏元件的特性研究[D];吉林大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 程鑫;金属有机骨架材料ZIF-8（I_2）的湿敏性能研究[D];吉林大学;2013年

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本文编号：368487