贵金属-氧化锌核壳颗粒的气敏传感机制探究与掺杂改性研究

发布时间：2024-05-27 23:51

　　随着我国社会经济的快速发展,气敏传感器在检测环境空气质量、工业废气监测、易燃易爆与有毒害气体检测、人体呼出气体检测等领域的作用愈加重要。但是目前电阻型气敏传感器存在对低浓度的气体(小于5 ppm)灵敏度不高,选择性差等问题,因此开发高灵敏与高选择性的气敏传感器显得尤为重要。本论文从材料结构设计出发,尝试构建贵金属-氧化锌异质界面,探索这种异质界面在气敏传感中的作用,制备高灵敏的氧化锌基气敏材料。本论文选取苯、丙酮与二氧化氮作为目标气体,通过一系列表征与测试手段探究了贵金属-氧化锌异质界面对氧化锌基材料的气敏传感性能的作用与规律,并在此研究的基础之上,研制出一系列的高灵敏度与高选择性的贵金属-氧化锌核壳纳米颗粒气敏传感材料。本论文的主要研究内容和结果如下:(1)Au-ZnO异质界面的调控以及其对气敏传感性能的影响。采用两步法合成金-氧化锌核壳材料:首先采用水热法合成金-氧化锌核壳结构前驱体,利用CTAB调控ZnO在Au表面的生长速度;然后在高温下煅烧得到Au@ZnO颗粒。制备所得到的核壳Au@ZnO颗粒对低浓度苯(小于5 ppm)气敏性能较纯氧化锌有所提升,主要是因为Au与ZnO之间存在...

【文章页数】：135 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１电阻型气敏传感器的分类??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?ｇａｓ?ｓｅｎｓｏｒｓ??

通过测定传感器件的电阻变化与所处的气氛中目标气体含量的关系，来获取目标??气体的信息。电阻型气敏传感器是当下应用最为广泛、研宄最多、最成熟的一种??气敏传感器，按照测试方式和传感器件结构可以分为不同的类型，如图１．１所示。????ｆ—｜?ｓｕｒｆａｃｅ－ｃｏｎｔｒｏｌ?ｔｙｐｅ?....

图１．３?Ｃｄｌｉｉ２０４气相薄膜型气敏传感器的测试示意图Ｍｌ??．．１４２１??

在测试过程中容易出现浓度不准确的现象，不利于测试低浓度目标气体。??Ａｎ?ｄｅｉｔｒｗｄｅｓ??图１．２烧结型气敏传感器的测试电路示意图（ａ）及传感器件结构图（ｂ）?Ｍｌ??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｅｓｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?....

图１．２烧结型气敏传感器的测试电路示意图（ａ）及传感器件结构图（ｂ）?Ｍｌ??

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图１．５通过红外分析（ＩＲ）、程序升温脱附法（ＴＰＤ）和电子顺磁共振（ＥＰＲ）分析得到??的，不同温度下在Ｓｎ０２表面上的氧离子的不同存在形式＾??

（ｂ）?５二?Ｒｕｍ??图１．６?ｎ型半导体氧化物的气敏反应机理示意图（ａ）以及等效电路（ｂ）?Ｗ??Ｆｉｇ．?１．６?Ｇａｓ－ｓｅｎｓｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ａｎｄ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｃｉｒｃｕｉｔ?ｏｆ?ｎ－ｔｙｐｅ?ｏｘｉｄｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ１４７１?....

本文编号：3983202