基于多孔金属氧化物气敏材料的设计及性能研究
发布时间：2023-04-16 08:26
本论文采用模板法、水热法和超声化学沉积法制备出三种基于ZnO或者SnO2的气敏材料,考察了制备材料的结构特性和气敏性能,具体研究内容如下:以有序多孔ZnO为前驱体,采用水热法制备出一种新颖的三维球花状有序介孔ZnO材料,该球花状ZnO的表面分布着直径为5.2 nm的有序介孔,这种多孔结构使得材料的比表面积达到108.69 m2·g-1。在室温下,该球花状ZnO气敏材料对NOx气体表现出优异的气敏响应,其对100 ppm NOx气体的气敏响应可以达到68.9%,响应时间仅为6 s,检出限低至1 ppm。这打破了纯ZnO气敏材料只有在相对较高的温度下才能够对NOx气体呈现出气敏响应的传统。以有序多孔ZnO为基体,采用超声化学沉积法制备出具有p-n异质结的有序多孔Cr2O3/ZnO气敏材料,探究了不同超声化学沉积时间对材料气敏性能的影响。当超声化学沉积时间为2 h时,所制备的有序多孔Cr2O3/ZnO复合材料在室温下对NOx气体具有优异的气敏响应。当NOx气体的浓度为100 ppm时,气敏响应可以达到86.7%,响应时间仅4 s,检出限低至0.05 ppm。该Cr2O3/ZnO材料优异的气敏...
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 气体传感器
1.2.1 气体传感器的分类
1.2.2 金属氧化物半导体气体传感器
1.3 ZnO和SnO2气敏材料
1.3.1 ZnO和SnO2气敏材料的制备方法
1.3.2 提高ZnO和SnO2气敏材料性能的方法
1.4 多孔材料
1.4.1 介孔材料概述
1.4.2 介孔材料的制备方法
1.4.3 介孔材料的应用
1.5 本论文的研究目的和意义
1.6 本论文的研究内容
第2章 实验试剂及仪器和测试表征方法
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器及设备
2.3 表征方法
2.3.1 X射线衍射(XRD)分析
2.3.2 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和能量色散谱(EDS)分析
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析
2.3.4 氮气吸附-解吸附测试分析
2.4 气敏性能测试
2.4.1 室温条件下的气敏性能测试
2.4.2 高温条件下的气敏性能测试
2.4.3 气敏性能测试的操作流程和计算方法
第3章 三维球花状有序多孔ZnO气敏材料的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 有序多孔ZnO前驱体的制备
3.2.2 有序多孔ZnO气敏材料的制备
3.3 有序多孔ZnO气敏材料的形貌分析
3.3.1 SSA/ZnO-pH-150-6样品的形貌分析
3.3.2 SSA/ZnO-10-T-t样品的形貌分析
3.3.3 ZnO-10-T-t样品的形貌分析
3.4 球花状有序多孔ZnO气敏材料的生长机理
3.5 球花状有序多孔ZnO气敏材料的结构表征
3.5.1 X射线衍射分析和元素分布分析
3.5.2 氮气吸附-解吸附测试分析
3.5.3 XPS能谱分析
3.5.4 光致发光(PL)光谱分析
3.5.5 紫外-可见吸收光谱分析
3.5.6 ZnO-10-170-6样品的TEM和HRTEM分析
3.6 球花状有序多孔ZnO气敏材料对NOx的气敏性能测试
3.7 球花状有序多孔ZnO气敏材料的气敏机理
3.8 本章小结
第4章 Cr2O3薄膜修饰的有序多孔ZnO气敏材料的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 有序多孔ZnO基体的制备
4.2.2 硅烷偶联剂一次改性
4.2.3 有序多孔Cr2O3/ZnO复合气敏材料的制备
4.3 有序多孔Cr2O3/ZnO复合气敏材料的结构和形貌表征
4.3.1 X射线衍射分析
4.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
4.3.3 XPS和EDS能谱分析
4.3.4 元素分布分析
4.3.5 TEM和HRTEM分析
4.3.6 氮气吸附-解吸附测试分析
4.4 有序多孔Cr2O3/ZnO复合气敏材料对NOx的气敏性能研究
4.5 有序多孔Cr2O3/ZnO复合气敏材料的气敏机理
4.6 本小结
第5章 芦荟状有序多孔SnO2气敏材料的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 有序多孔SnO2气敏材料最佳制备条件的探究
5.4 有序多孔SnO2气敏材料的形貌分析
5.4.1 不同水热时间样品(SnO2-12-150-t)的形貌分析
5.4.2 不同水热温度样品(SnO2-12-T-6)的形貌分析
5.4.3 不同pH样品(SnO2-pH-160-6)的形貌分析
5.5 芦荟状有序多孔SnO2气敏材料的结构表征
5.5.1 X射线衍射与EDS能谱分析
5.5.2 氮气吸附-解吸附测试分析
5.5.3 TEM和HRTEM分析
5.5.4 SAXRD衍射分析
5.6 芦荟状有序多孔SnO2气敏材料对H2S的气敏性能研究
5.7 芦荟状有序多孔SnO2气敏材料的气敏机理
5.8 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论及创新点
6.1.1 结论
6.1.2 创新点
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
本文编号：3791194
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 气体传感器
1.2.1 气体传感器的分类
1.2.2 金属氧化物半导体气体传感器
1.3 ZnO和SnO2气敏材料
1.3.1 ZnO和SnO2气敏材料的制备方法
1.3.2 提高ZnO和SnO2气敏材料性能的方法
1.4 多孔材料
1.4.1 介孔材料概述
1.4.2 介孔材料的制备方法
1.4.3 介孔材料的应用
1.5 本论文的研究目的和意义
1.6 本论文的研究内容
第2章 实验试剂及仪器和测试表征方法
2.1 实验试剂
2.2 实验仪器及设备
2.3 表征方法
2.3.1 X射线衍射(XRD)分析
2.3.2 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和能量色散谱(EDS)分析
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析
2.3.4 氮气吸附-解吸附测试分析
2.4 气敏性能测试
2.4.1 室温条件下的气敏性能测试
2.4.2 高温条件下的气敏性能测试
2.4.3 气敏性能测试的操作流程和计算方法
第3章 三维球花状有序多孔ZnO气敏材料的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 有序多孔ZnO前驱体的制备
3.2.2 有序多孔ZnO气敏材料的制备
3.3 有序多孔ZnO气敏材料的形貌分析
3.3.1 SSA/ZnO-pH-150-6样品的形貌分析
3.3.2 SSA/ZnO-10-T-t样品的形貌分析
3.3.3 ZnO-10-T-t样品的形貌分析
3.4 球花状有序多孔ZnO气敏材料的生长机理
3.5 球花状有序多孔ZnO气敏材料的结构表征
3.5.1 X射线衍射分析和元素分布分析
3.5.2 氮气吸附-解吸附测试分析
3.5.3 XPS能谱分析
3.5.4 光致发光(PL)光谱分析
3.5.5 紫外-可见吸收光谱分析
3.5.6 ZnO-10-170-6样品的TEM和HRTEM分析
3.6 球花状有序多孔ZnO气敏材料对NOx的气敏性能测试
3.7 球花状有序多孔ZnO气敏材料的气敏机理
3.8 本章小结
第4章 Cr2O3薄膜修饰的有序多孔ZnO气敏材料的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 有序多孔ZnO基体的制备
4.2.2 硅烷偶联剂一次改性
4.2.3 有序多孔Cr2O3/ZnO复合气敏材料的制备
4.3 有序多孔Cr2O3/ZnO复合气敏材料的结构和形貌表征
4.3.1 X射线衍射分析
4.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
4.3.3 XPS和EDS能谱分析
4.3.4 元素分布分析
4.3.5 TEM和HRTEM分析
4.3.6 氮气吸附-解吸附测试分析
4.4 有序多孔Cr2O3/ZnO复合气敏材料对NOx的气敏性能研究
4.5 有序多孔Cr2O3/ZnO复合气敏材料的气敏机理
4.6 本小结
第5章 芦荟状有序多孔SnO2气敏材料的制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.3 有序多孔SnO2气敏材料最佳制备条件的探究
5.4 有序多孔SnO2气敏材料的形貌分析
5.4.1 不同水热时间样品(SnO2-12-150-t)的形貌分析
5.4.2 不同水热温度样品(SnO2-12-T-6)的形貌分析
5.4.3 不同pH样品(SnO2-pH-160-6)的形貌分析
5.5 芦荟状有序多孔SnO2气敏材料的结构表征
5.5.1 X射线衍射与EDS能谱分析
5.5.2 氮气吸附-解吸附测试分析
5.5.3 TEM和HRTEM分析
5.5.4 SAXRD衍射分析
5.6 芦荟状有序多孔SnO2气敏材料对H2S的气敏性能研究
5.7 芦荟状有序多孔SnO2气敏材料的气敏机理
5.8 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论及创新点
6.1.1 结论
6.1.2 创新点
6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
本文编号：3791194
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3791194.html
最近更新
教材专著
