TiO 2 纳米管电离式传感器及其伏安特性研究
发布时间：2021-09-23 16:00
气体检测的关键部件是气体传感器,现有气体传感器存在体积大、系统复杂、价格昂贵等问题,难以满足目前气体检测的需求。TiO2纳米管传感器以其低功耗、易集成等优点,成为气体检测领域的研究热点,但目前的研究还处于探索阶段,其在微型结构下的放电特性尚需研究。本文研究了微间隙的TiO2纳米管电离式传感器及其伏安特性,具体内容如下:1)采用阳极氧化法制备TiO2纳米管,并组装成微米级极间距传感器。对传感器进行在空气中的气体放电实验,发现极间距的减小降低了传感器起始电压的数量级,测得50μm极间距下的阈值电压为25V左右。2)为了分析传感器的放电机理,借助流体力学仿真方法,对比了不同极间距电离式传感器的自持放电电流,研究表明小间距结构可以提高器件的稳定放电能力。分析了不同曲率半径、不同极间距对伏安关系的影响,发现在同一电压下两者都跟电流呈现负相关。这也为探索传感器的伏安关系提供了一定的理论依据。3)为了建立TiO2纳米管电离式传感器的伏安关系,引入机器学习技术。因实验样本数目较少,对基于数据驱动的机器学习方法建立传感器伏安关系在小样本上的处理性能不高,所以本文在基于仿真和实验数据的对抗生成网络扩大实验...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传感器敏感特性曲线
1绪论3图1.1(a)所示。利用制备的传感器进行了放电特性测试实验，发现与普通碳纳米管（CarbonNanotubes，CNTs）相比，使用ZnO纳米线作为电离式气体传感器的阳极，能在相对低的电压下发生气体电离，但研究还发现，与CNTs电极相比，ZnO纳米线电极的击穿更低，如图1.1(b)所示。(a)电离式传感器结构示意图(b)击穿电压-电流曲线图1.1基于ZnO纳米线的电离式气体传感器模型及击穿电压-电流曲线文献[12]利用ZnO纳米线作为电离式传感器的电极，并测试了He、NO2、H2、CO、Air及O2六种气体的放电特性，发现该传感器具有良好的选择性和灵敏度，该传感器通过不同击穿电压可准确识别气体种类，如图1.2(a)所示。通过测量不同相对浓度的氦气与空气混合物的击穿电压，该传感器在常温常压下，当被测气体与空气混合物在低百分比水平时具有较好的应用前景，其气体传感器的检测限约为5%，如图1.2(b)所示。此外，研究还发现，与CNTs电极相比，ZnO纳米线的稳定性和抗氧化性更好。(a)不同气体的击穿电压(b)浓度敏感特性曲线图1.2传感器敏感特性曲线2013年，Chang等[15]采用Co-Ti在CNTs表面沉积形成催化层，将该Co-Ti-CNTs材料用作为阴极，氧化铟锡为阳极，构成两电极电离式传感器。在0.035Torr的低气压
论文研究框架图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于金矿规格单元数据的机器学习方法在成矿建模分析中的应用[J]. 张野,李明超,韩帅,任秋兵,朱月琴. 大地构造与成矿学. 2020(02)
[2]基于随机分布式嵌入框架及BP神经网络的超短期电力负荷预测[J]. 李国庆,刘钊,金国彬,权然. 电网技术. 2020(02)
[3]基于阳极氧化法的TiO2纳米管制备及生成过程分析[J]. 成先雄,陈于梁,孔张亮,廖金明,连军锋,黄雅莲. 化工进展. 2020(03)
[4]基于神经网络模型及预测控制DMC的火电机组脱硝控制策略[J]. 王天堃. 中国电力. 2019(12)
[5]采油过程多尺度状态特征生成的有杆泵动态液面预测[J]. 侯延彬,高宪文,李翔宇. 化工学报. 2019(S2)
[6]基于LSTM神经网络模型的交通事故预测[J]. 张志豪,杨文忠,袁婷婷,李东昊,王雪颖. 计算机工程与应用. 2019(14)
[7]利用聚类分析和离群点检测的数据填补方法[J]. 马永军,汪睿,李亚军,陈海山. 计算机工程与设计. 2019(03)
[8]阳极氧化条件对TiO2纳米管阵列的影响和调控[J]. 罗永平,李水根,徐顺建,肖宗湖,钟炜,欧惠,付海燕. 新余学院学报. 2018(06)
[9]ZnO纳米线的快速生长机理及其场发射性能研究[J]. 郑中华,林建平,杨智. 液晶与显示. 2018(09)
[10]阳极氧化法制备TiO2纳米管的场发射扫描电镜和原子力显微镜测试比较研究[J]. 郭志峰. 安徽师范大学学报(自然科学版). 2018(05)
硕士论文
[1]二氧化钛纳米管阵列的制备、改性和氢气敏感性能研究[D]. 荀海涛.中国科学技术大学 2018
[2]负电晕放电特性数值模拟与实验研究[D]. 孙洪宇.华北电力大学(北京) 2018
[3]基于AFM探针的电晕放电初步研究[D]. 赵贵.中国科学技术大学 2011
本文编号：3406001
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传感器敏感特性曲线
1绪论3图1.1(a)所示。利用制备的传感器进行了放电特性测试实验，发现与普通碳纳米管（CarbonNanotubes，CNTs）相比，使用ZnO纳米线作为电离式气体传感器的阳极，能在相对低的电压下发生气体电离，但研究还发现，与CNTs电极相比，ZnO纳米线电极的击穿更低，如图1.1(b)所示。(a)电离式传感器结构示意图(b)击穿电压-电流曲线图1.1基于ZnO纳米线的电离式气体传感器模型及击穿电压-电流曲线文献[12]利用ZnO纳米线作为电离式传感器的电极，并测试了He、NO2、H2、CO、Air及O2六种气体的放电特性，发现该传感器具有良好的选择性和灵敏度，该传感器通过不同击穿电压可准确识别气体种类，如图1.2(a)所示。通过测量不同相对浓度的氦气与空气混合物的击穿电压，该传感器在常温常压下，当被测气体与空气混合物在低百分比水平时具有较好的应用前景，其气体传感器的检测限约为5%，如图1.2(b)所示。此外，研究还发现，与CNTs电极相比，ZnO纳米线的稳定性和抗氧化性更好。(a)不同气体的击穿电压(b)浓度敏感特性曲线图1.2传感器敏感特性曲线2013年，Chang等[15]采用Co-Ti在CNTs表面沉积形成催化层，将该Co-Ti-CNTs材料用作为阴极，氧化铟锡为阳极，构成两电极电离式传感器。在0.035Torr的低气压
论文研究框架图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于金矿规格单元数据的机器学习方法在成矿建模分析中的应用[J]. 张野,李明超,韩帅,任秋兵,朱月琴. 大地构造与成矿学. 2020(02)
[2]基于随机分布式嵌入框架及BP神经网络的超短期电力负荷预测[J]. 李国庆,刘钊,金国彬,权然. 电网技术. 2020(02)
[3]基于阳极氧化法的TiO2纳米管制备及生成过程分析[J]. 成先雄,陈于梁,孔张亮,廖金明,连军锋,黄雅莲. 化工进展. 2020(03)
[4]基于神经网络模型及预测控制DMC的火电机组脱硝控制策略[J]. 王天堃. 中国电力. 2019(12)
[5]采油过程多尺度状态特征生成的有杆泵动态液面预测[J]. 侯延彬,高宪文,李翔宇. 化工学报. 2019(S2)
[6]基于LSTM神经网络模型的交通事故预测[J]. 张志豪,杨文忠,袁婷婷,李东昊,王雪颖. 计算机工程与应用. 2019(14)
[7]利用聚类分析和离群点检测的数据填补方法[J]. 马永军,汪睿,李亚军,陈海山. 计算机工程与设计. 2019(03)
[8]阳极氧化条件对TiO2纳米管阵列的影响和调控[J]. 罗永平,李水根,徐顺建,肖宗湖,钟炜,欧惠,付海燕. 新余学院学报. 2018(06)
[9]ZnO纳米线的快速生长机理及其场发射性能研究[J]. 郑中华,林建平,杨智. 液晶与显示. 2018(09)
[10]阳极氧化法制备TiO2纳米管的场发射扫描电镜和原子力显微镜测试比较研究[J]. 郭志峰. 安徽师范大学学报(自然科学版). 2018(05)
硕士论文
[1]二氧化钛纳米管阵列的制备、改性和氢气敏感性能研究[D]. 荀海涛.中国科学技术大学 2018
[2]负电晕放电特性数值模拟与实验研究[D]. 孙洪宇.华北电力大学(北京) 2018
[3]基于AFM探针的电晕放电初步研究[D]. 赵贵.中国科学技术大学 2011
本文编号：3406001
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3406001.html
