石墨烯基气体传感器的传感性能研究

发布时间：2017-12-17 01:26

  本文关键词：石墨烯基气体传感器的传感性能研究

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【摘要】：在快速发展的现代社会中,随着人们逐步提高的环保意识,对有毒、有害气体的检测,对大气污染和工业废气的监测都提出了更高的要求,这就需要研究灵敏度更高,响应更快的新型气体传感器。而气敏材料是气体传感器的核心元件,决定了气体传感器性能的好坏。自从2004年石墨烯被发现以来,这种由单层碳原子以sp2杂化而形成的六角蜂巢晶格排布的独特二维平面结构,在电、热及机械性能等方面的优良性能表现出巨大的应用前景,石墨烯大的比表面积、高的载流子迁移率和低噪声等特性,使其在气体传感器领域备受瞩目。相比于常见的半导体金属氧化物气体传感器需要较高的工作温度,石墨烯可以在室温下进行气体检测,但是石墨烯气体传感器存在着灵敏度低、响应恢复速度慢等问题,这也限制了石墨烯的实际应用。针对以上石墨烯气体传感器中的问题,我们对改善石墨烯气体传感器的灵敏度以及响应恢复速度等气敏性能进行研究,主要工作包括：(1)研究了CVD法制备石墨烯的气体传感性能。通过常压化学气相沉积(APCVD)的方法在铜基底上成功制备了单层石墨烯,经过直接接触转移这种简单有效的办法把石墨转移到绝缘基底上,进行微观操作制成传感器元件。在室温的条件下,检测了对NO2、NH3、和C02三种气体的响应情况。在研究对CO2的气敏性能时,通过对转移之后的石墨烯进行CO2气体干燥处理,相比于没有经过CO2气体处理的石墨烯,其气体响应灵敏度有所提升,并简要分析了其原因。(2)研究了氧化还原石墨烯(rGO)的气敏性能。通过温和水热过程制备氧化还原石墨烯-氧化钨(rGO-WO3)纳米复合材料,并对材料进行XRD、Raman光谱、以及SEM表征,证明成功合成了这种复合材料。在气敏性能测试上,室温条件下,rGO-WO3纳米复合材料对NH3响应灵敏度、响应恢复速度都比rGO材料有所提高,这是由于在氧化还原石墨烯表面负载的氧化钨颗粒,改善了石墨烯的表面特性,增加了石墨烯表面吸附气体的活性位点的种类和数量,并且进一步调节了石墨烯的电子运输能力,气敏性能方面有所提升。
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71;TP212

【参考文献】

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本文编号：1298241