ZnO基复合材料的制备及其气体敏感性能研究

发布时间：2024-12-27 00:25

　　为了开发高性能气体传感器,寻找合适的具有高灵敏度、高选择性和高稳定性的气体传感材料至关重要。其中,ZnO作为一种典型的n型半导体金属氧化物,因其具有高的热稳定性和化学稳定性、低成本和高导电性,而广泛应用于各种可燃气体和有害气体的研究。然而,传统的ZnO气体传感器在低浓度检测、高选择性、快速响应和高可靠性等方面还面临着一定的挑战。本论文以ZnO半导体为基础材料,通过掺杂稀土元素及与p型过渡金属氧化物复合构建p-n异质结的方式来提高ZnO单体材料的气敏性能,并研究掺杂及p-n异质结对ZnO基体材料气敏性能提高的原因。本论文主要研究内容如下:(1)采用水热法成功制备了纯ZnO和不同摩尔分数Ce掺杂ZnO多孔微米花状复合材料,通过XRD、SEM、FT-IR、XPS等测试手段对材料的微观结构、形貌特征及化学组成等进行表征,系统的研究了纯ZnO及不同摩尔分数Ce掺杂ZnO材料对乙醇的气敏响应。结果表明,Ce掺杂可以改善ZnO传感器的气敏性能。尤其是1.2at%Ce/ZnO传感器在325℃的操作温度下对100ppm乙醇的响应最高,其响应值为59.9,是纯ZnO传感器的6.1倍。XPS结果表明,Ce的掺...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 金属氧化物半导体气体传感器
        1.2.1 敏感材料
        1.2.2 气敏机理
    1.3 ZnO气敏材料概述
        1.3.1 ZnO结构与性质
        1.3.2 ZnO在气体传感器领域的应用
    1.4 ZnO气敏材料的改性研究
        1.4.1 形貌调控
        1.4.2 使用添加剂
    1.5 课题的研究意义及研究内容
        1.5.1 课题的研究意义
        1.5.2 课题的研究内容
2 Ce掺杂ZnO多孔微米花状复合材料的制备及其气敏性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验药品及仪器
        2.2.2 材料表征
        2.2.3 材料制备
        2.2.4 传感器的构建
        2.2.5 气敏性能测试
    2.3 结果与分析
        2.3.1 XRD分析
        2.3.2 FE-SEM和EDS分析
        2.3.3 FT-IR分析
        2.3.4 XPS分析
        2.3.5 气敏性能测试分析
        2.3.6 气敏响应机理分析
    2.4 本章小结
3 微米花状NiO/ZnO复合材料的制备及其气敏性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品及仪器
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 材料制备
        3.2.4 传感器的构建
        3.2.5 气敏性能测试
    3.3 结果与分析
        3.3.1 XRD分析
        3.3.2 FESEM和EDS分析
        3.3.3 XPS分析
        3.3.4 气敏性能测试分析
        3.3.5 气敏响应机理分析
    3.4 本章小结
4 结论与展望
    4.1 结论与创新
        4.1.1 结论
        4.1.2 主要创新点
    4.2 展望
参考文献
致谢



本文编号：4020855