Pd纳米环/TiO 2 纳米管复合结构氢传感器的制备及其工艺优化研究

发布时间：2024-05-12 23:40

　　氢气是一种绿色可再生的清洁能源,广泛应用于国民生产生活和国防科技的各个领域。为了保障氢气在制备、运输、存储和利用过程中的安全,研究开发具有响应时间短、灵敏度高、稳定性好的氢气传感器是非常迫切和必要的。本论文主要研究了Pd纳米环/TiO₂纳米管复合结构氢气传感器的制备和工艺优化。本文以金属Ti片为原材料,采用阳极氧化法,在氟化铵(NH4F)/乙二醇电解液体系中制备得到高度有序的TiO₂纳米管阵列。通过研究不同水含量电解液对TiO₂纳米管阵列表面形貌的影响,表明随着电解液水含量的升高,TiO₂纳米管的管径与管隙也随之增加。在此基础上通过水含量来调控TiO₂纳米管的表面形貌,研究了TiO₂纳米管表面形貌对复合结构氢气传感器性能的影响。结果表明复合结构氢气传感器的灵敏度随着管隙的增加先增大后减小,其中水的质量分数为17.5%的电解液制备得到的TiO₂纳米管,表面形貌规则有序,纳米管之间有较佳的间距,由其和Pd纳米环复合得到的氢气传感器灵敏度最...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 氢气传感器的分类
        1.2.1 电化学型氢气传感器
        1.2.2 光纤型氢气传感器
        1.2.3 热导型氢气传感器
        1.2.4 其它类型氢气传感器
    1.3 基于TiO₂纳米管的氢气传感器研究现状
    1.4 本论文的研究意义及主要内容
第二章 基本原理及实验方法
    2.1 实验材料及仪器
    2.2 实验原理
        2.2.1 TiO₂纳米管阵列的阳极氧化生长机理
        2.2.2 直流磁控溅射原理
        2.2.3 原子层沉积技术的原理
    2.3 物理性质的表征方法
        2.3.1 形貌和晶相构成分析
        2.3.2 氢气传感器性能的检测装置
        2.3.3 氢气传感器性能的测试流程和参数
    2.4 技术路线
    2.5 本章小结
第三章 TiO₂纳米管阵列的可控制备
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列
        3.2.2 TiO₂纳米管阵列的退火处理
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 电解液水含量对TiO₂纳米管阵列的形貌影响
        3.3.2 退火对TiO₂纳米管晶向的影响
    3.4 本章小结
第四章 复合结构氢气传感器的制备和表征
    4.1 引言
    4.2 复合结构氢气传感器的氢敏特性研究
        4.2.1 复合结构氢气传感器的制备
        4.2.2 气氛退火对复合结构氢气传感器性能的影响
        4.2.3 TiO₂纳米管表面形貌对复合结构氢气传感器性能的影响
        4.2.4 复合结构氢气传感器的稳定性测试
    4.3 Pd纳米环/TiO₂纳米管复合结构氢气传感器的机理探究
        4.3.1 氢气传感器的催化反应机理
        4.3.2 Pd纳米环/TiO₂纳米管复合结构氢气传感器的机理探究
            4.3.2.1 实验部分
            4.3.2.2 结果分析
    4.4 本章小结
第五章 柔性氢气传感器的制备
    5.1 引言
    5.2 TiO₂纳米管阵列的剥离原理
    5.3 实验部分
        5.3.1 TiO₂纳米管阵列薄膜的剥离
        5.3.2 TiO₂纳米管阵列薄膜的转移
    5.4 柔性氢气传感器的制备和测试
        5.4.1 柔性氢气传感器的制备
        5.4.2 柔性氢气传感器的测试
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3972058