低浓度下限氢气传感器技术研究

发布时间：2023-10-21 14:48

　　在氢能源电池、化工、核电站、炸药、核武器以及深空探测等军民领域,准确探测氢及其同位素(氚、氘)浓度具有十分重要的应用价值和科学意义。在众多氢探测传感器类型中,基于氢与Pd材料作用引起电阻率变化的电阻型氢传感器具有结构简单、选择性高、易于集成、尺寸小、功耗低等优点,是氢传感器研究的主要方向之一。本论文基于Pd材料与氢作用的电阻效应,开展低浓度下限氢传感器的设计和制备技术研究。主要开展了两方面的研究工作,(1)负载Pd纳米颗粒柔性聚丙烯腈(PAN)氢传感器的设计、制备及性能研究;(2)惠斯通电桥型Pd纳米薄膜氢传感器设计、制备及性能研究。具体工作内容如下:提高Pd敏感材料的比表面积是改善氢传感器探测浓度下限的有效手段。为此,本论文利用厚度约为300?m的三维网络状PAN箔片作为衬底,采用溶液还原法在PAN箔片中沉积Pd纳米颗粒,获得均匀负载Pd纳米颗粒的PAN箔片,从而提高Pd敏感材料的比表面积,进而改善氢传感器探测浓度下限。研究结果表明,直径约为100-400 nm的Pd纳米颗粒均匀负载于PAN衬底中,颗粒没有出现明显的团聚。这为氢的结合提供了更多的可吸附表面位点。以此为敏感材料设计制备...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 电化学型氢气传感器研究现状
        1.2.2 光学型氢气传感器研究现状
        1.2.3 电阻型氢气传感器研究现状
    1.3 选题依据及主要研究内容
第二章 负载Pd纳米颗粒PAN氢传感器制备及性能研究
    2.1 传感器的结构
    2.2 传感器的制备
    2.3 传感器的标定方法
        2.3.1 标定系统
        2.3.2 标定流程
        2.3.3 主要的传感参数
    2.4 负载Pd纳米颗粒PAN材料的微观结构
    2.5 传感器的性能
        2.5.1 退火工艺对传感性能的影响
        2.5.2 Pd负载量对传感性能的影响
        2.5.3 温度对传感性能的影响
        2.5.4 氢气浓度对传感性能的影响
        2.5.5 传感器的存储性
        2.5.6 传感器的弯曲性能
    2.6 本章小结
第三章 惠斯通电桥型Pd纳米薄膜氢传感器制备及性能研究
    3.1 传感器的结构
    3.2 传感器的制备
    3.3 传感器的标定方法
    3.4 传感器的性能
        3.4.1 传感器对低浓度氢气的响应性能
        3.4.2 传感器的重复性
        3.4.3 Pt薄膜的测温与控温性能
    3.5 本章小结
第四章 总结与展望
    4.1 总结
    4.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3856046