氧化石墨烯基复合气敏材料制备与气敏性能研究

发布时间：2023-04-02 16:10

　　随着社会科技的飞速发展,人工智能的进入生活,材料的感知能力越来越成为当代科技发展需求中的重要一环,而气体浓度传感器作为其中的重要分支也逐渐开始走进智能工厂等领域。氧化石墨烯(GO)作为高比表面积和高电子传输效率的代表,理论上能有效的提高传感器的气体选择性和灵敏度,二维平面结构的氧化石墨烯会使得表面的大部分碳原子裸露在空气中,这样为气体的吸附提供了较大的比表面积。此外氧化石墨烯的高电子迁移率使得表面一旦吸附气体,会很容易导致电阻的发生变化,而这一特性使氧化石墨烯有可能成为一种优异的气敏传感材料。为了探究氧化石墨烯材料在传感器件中的实际作用,本文旨在运用二氧化钛纳米管(TiO₂NT)和二氧化锡/氧化镍(SnO₂/NiO)两种传统的金属氧化物半导体作为复合材料主体,采用p-n异质结和化学键两种结合方式负载在GO上制备复合材料。通过电子扫描电镜(SEM),电子透射电镜(TEM),X射线衍射(XRD),X射线能谱(EDS),光电子能谱分析(XPS)表征分析,以及气敏传感器的灵敏度,响应时间,工作温度,重复性的数据分析,从两个方面说明GO的引入能在p-n...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 气敏传感器
        1.2.1 气敏传感器的研究进展
        1.2.2 气敏传感器的性能
    1.3 氧化石墨烯气敏材料研究
        1.3.1 氧化石墨烯
        1.3.2 氧化石墨烯特性
        1.3.3 氧化石墨烯传感器研究进展
    1.4 二氧化钛气敏传感器研究
        1.4.1 二氧化钛
        1.4.2 二氧化钛制备方法
        1.4.3 二氧化钛的研究进展
    1.5 二氧化锡简介及研究
        1.5.1 二氧化锡
        1.5.2 二氧化锡的研究进展
    1.6 研究内容及意义
        1.6.1 研究内容
        1.6.2 研究意义
第2章 实验材料及其设备
    2.1 实验试剂
    2.2 实验设备
    2.3 实验技术路线
    2.4 气敏测试系统的介绍
    2.5 材料的表征分析设备
        2.5.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.5.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.5.3 X射线衍射分析(XRD)
        2.5.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
第3章 GO/TiO₂NT半导体气敏材料的制备与气敏性能分析
    3.1 GO/TiO₂NT的制备
        3.1.1 改进Hummer法制备GO
        3.1.2 水热法制备TiO₂NT
        3.1.3 GO/TiO₂NT复合材料的制备
    3.2 GO/TiO₂NT表征
        3.2.1 XRD分析
        3.2.2 SEM和 TEM表征
        3.2.3 XPS分析
    3.3 机理的探讨
    3.4 气敏元件制备与测试
        3.4.1 GO/TiO₂NT气敏元件制备
        3.4.2 GO/TiO₂NT材料的气敏性能分析
    3.5 传感机理初探
    3.6 小结
第4章 GO/SnO₂/NiO气敏材料合成与气敏性能测试
    4.1 引言
    4.2 GO/SnO₂/NiO复合材料制备
        4.2.1 水热法制备SnO₂/NiO
        4.2.2 GO/SnO₂/NiO复合材料制备
    4.3 GO/SnO₂/NiO表征与分析
        4.3.1 XRD
        4.3.2 SEM和 TEM分析
        4.3.3 EDS分析
        4.3.4 XPS分析
    4.4 GO/SnO₂/NiO气敏元件的制备
    4.5 GO/SnO₂/NiO的气敏性能分析
    4.6 气敏机理分析
    4.7 小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录



本文编号：3779527