多壳层中空金属氧化物纳米材料的合成及气感性能研究

发布时间：2021-07-12 00:31

　　金属氧化物型半导体气体传感器由于成本低、性能良好和操作简单而受到广泛关注。传感材料的微观结构和形貌对于气体传感器的性能有着较大的影响,单一的纯金属氧化物材料对气体的选择性差、性能低。有鉴于此,对传感材料进行各类改性的研究势在必行。多元金属氧化物中空多壳层纳米材料可用于改善传感材料的传感性能。这种材料的特点为:1.中空材料一般都具有较大的比表面积,在与待测气体反应时能够提供更多的反应活性位点;2.中空材料能够促进气体的扩散,提高材料的利用率,使其十分广泛的应用在气体传感中。本论文采用合成中空材料中较简易的自牺牲模板合成方法,制备了ZnFe₂O₄中空核壳纳米微球、Ni-Co氧化物多壳纳米微球以及Fe³⁺掺杂NiO纳米微球材料。自牺牲模板法合成ZnFe₂O₄中空核壳纳米微球。利用XRD、SEM、TEM、XPS、BET等表征手段,对ZnFe₂O₄中空核壳纳米微球的组成、形貌、结构进行了分析。以ZnFe₂O₄

【文章来源】：辽宁师范大学辽宁省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

传感器工作原理图

1.1.3 气体传感器的分类气体传感器依据工作特性和传感原理可以分为以下几类，如图 1.2 所示。图1.2 气体传感器的分类Figure 1.2 Classification of gas sensors1.2 金属氧化物半导体式气体传感器1.2.1 金属氧化物半导体式气体传感器的概述1960 年以来，金属氧化物型半导体(MOS)气体传感器以其传感材料制备简单、成本低、稳定性好等优点在我们的日常生产生活中得到了广泛的应用。MOS 型气体传感器因其具有高灵敏度和较快的响应等优势在食品检测、国防军事、安全检查等方面应用极其广泛。MOS 气体传感器也因其在疾病诊断和环境监测中的特殊应用而备受关注[1, 2]。在各种类型的传感器中，MOS 气体传感器(例如，SnO2[3]、ZnO[4]、Co3O4[5]、CuO[6])由于其响应高、环境友好、长期稳定性高和成本低的优点而被大量研究[7-9]。气体传感机制取决于气体分子和传感材料之间的相互作用，传感材料的成分和形态是影响气体传感特性的两个重要因素。因此，探索新的气敏材料以提高传感性能(选择性、检测限和响应值)显得尤为重要[10]。MOS 型气体传感器的工作原理是：金属氧化物材料的电阻值会随着环境中气体的种类和浓度的不同而发生变化[11]。此种类型的气体传感器对某一种特定气体的选择性差且当操作温度较高时会致使传感器的寿命缩短、长期稳定性下降。所以现在很多科学研究者们正在探索很多方法来改进传感器的性能。目前，氧化物型半导体气体传感器的分类并没有一个特别严格的标准，在半导体气体传感器中较为人们认可的分类方法是按照工作原理分类

Figure 1.3 Classification of Oxide semiconductor gas sensor.2 金属氧化物半导体气体传感器的敏感机理MOS气体传感器的敏感机理是科研工作者们一直在探究着的课题，它的敏感机理复杂且涉及的方面很广。其涉及到分子传输动力学、材料表面的催化、材料表面的附反应以及半导体的能带等相关知识[12,13]。所以迄今为止仍没有一套较为完整的理解释半导体传感器的传感机理，使其发展和应用受到了限制。科学研究者们在研究

【参考文献】：
期刊论文
[1]WO3纳米材料的NO2气敏特性[J]. 魏少红,牛新书,蒋凯.  传感器技术. 2002(11)



本文编号：3278816