基于MOS的气敏材料的制备及特性研究

发布时间：2018-03-10 21:52

  本文选题：ZnO　切入点：碳纳米管　出处：《中北大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着科学技术及工业化的快速发展，易燃易爆等有毒气体在得到广泛使用的同时，也带来了严重的大气污染，许多城市都出现雾霾天气，严重危害了人们的健康。人们对气体的检测显得格外重视，更是对传感器的性能有了更精确的要求。因此，本文主要对碳纳米管掺杂金属氧化物的复合材料的气敏特性进行了研究，以提高材料的气敏性能，这对治理当前的环境污染问题具有重要的参考价值。 本文介绍了金属氧化物和碳纳米管的气敏原理，以ZnO为金属氧化物的代表，从制备工艺和掺杂两种方法研究对气敏特性的改善，并围绕CNT/MOS的气敏特性展开重点研究，探索了几种复合材料的气敏机理。主要研究内容如下： （1）研究了RF磁控溅射ZnO薄膜的制备参数和气敏性能。在不同的溅射参数下制备ZnO薄膜，通过对衬底温度、退火温度和氧氩比对薄膜的结晶质量、生长结构及电阻率的影响，得出了制备ZnO薄膜的优化参数。通过气敏性测试，可知该薄膜在225℃下对1.0%甲烷和乙醇有70%以上的响应，不仅适当降低了材料的工作温度，，还提高了灵敏度。 （2）研究了碳纳米管掺杂对ZnO气敏特性的影响。选用溶胶凝胶工艺制备ZnO粉末，并制成CNT/ZnO复合材料。实验发现，碳纳米管的加入降低了材料的电阻，而且掺入量为1%的碳纳米管，不仅将ZnO的工作温度由300℃降低到250℃，还将对100ppm乙醇的响应提高了近6倍，并体现了很好的选择性。 （3）研究了碳纳米管掺杂WO3、SnO2的气敏特性。采用沉淀法制得WO3粉末并与碳纳米管合成了CNT/WO3复合材料。实验表明碳纳米管的掺杂降低了WO3的电阻，提高了灵敏度，并对氨气和二氧化氮具有较好的选择性。以氯化亚锡为原材料，利用溶胶凝胶工艺制备SnO2粉末并合成了CNT/SnO2复合材料。实验表明碳纳米管的掺杂改善了SnO2对H2S的灵敏度，并表现了良好的选择性。此外，合成的CNT/WO3/SnO2复合材料比CNT/SnO2、CNT/WO3、SnO2/WO3对NO2的灵敏度都高，且对1ppm NO2的响应达80%，明显改善了选择性，证明了多重掺杂是提升金属氧化物选择性的一种很好的方法。 （4）探讨了CNT/ZnO、CNT/SnO2、CNT/WO3和CNT/WO3/SnO2几种复合材料的气敏机理。
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【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB381;TQ132.41

【参考文献】

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本文编号：1595222