石墨烯及二氧化锡基气敏材料性能研究
本文关键词:石墨烯及二氧化锡基气敏材料性能研究
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【摘要】:气体传感器因其具有灵敏度高、结构简单、使用方便、成本低廉等优点,一直是科学研究和商业应用的重点。然而半导体氧化物气体传感器工作温度较高,选择性不好,器件稳定性也有待提高。本论文分别设计、合成了SnO_2/还原氧化石墨烯(RGO)和WO_3/SnO_2两种复合气敏材料,并对其气敏性能进行了研究。主要研究内容如下:1、利用简单的氧化还原反应,在石墨烯表面均匀负载了~10 nm的SnO_2纳米颗粒。气敏响应时,石墨烯作为载流子传输基底,SnO_2纳米颗粒作为气敏活性位点,改善了石墨烯对二氧化氮的气敏性能。此外,利用SnO_2优异的乙醇气敏活性,扩展了石墨烯对乙醇的气敏响应性。2、设计出WO_3纳米颗粒负载SnO_2空心球的复合气敏材料。SnO_2空心球作为主体材料构建出疏松多孔的气敏膜,既利于提高了气敏材料的利用效率,又可以改善气体分子的扩散和传输速率;还作为二氧化氮的响应活性物质,改善了复合材料对NO_2的气敏选择性。在WO_3负载量为5 mol%、工作温度为150℃时,表现出对NO_2最高的气敏灵敏度和较好的选择性。
【关键词】:还原氧化石墨烯 二氧化锡 气体传感器 二氧化氮 乙醇
【学位授予单位】:西南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TB332;TP212
【目录】:
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 1 绪论9-27
- 1.1 气体传感器概述9-11
- 1.2 金属氧化物气敏材料研究进展11-15
- 1.3 石墨烯基气敏材料研究进展15-25
- 1.4 本文主要研究内容及创新性点25-27
- 1.4.1 本论文研究意义25
- 1.4.2 主要研究内容25-26
- 1.4.3 研究创新点26-27
- 2 SnO_2/石墨烯复合气敏材料的制备与性能研究27-46
- 2.1 引言27-29
- 2.2 实验部分29-31
- 2.2.1 主要原料和仪器29-30
- 2.2.2 材料的制备30
- 2.2.3 气体传感器的制作及测试30-31
- 2.3 实验结果与讨论31-44
- 2.3.1 复合材料的性能表征31-38
- 2.3.2 复合材料对乙醇气体的气敏性能研究38-41
- 2.3.3 复合材料对二氧化氮的气敏性能研究41-43
- 2.3.4 复合材料对二氧化氮气体的传感机理43-44
- 2.4 本章小结44-46
- 3 WO_3/Sn O_2纳米复合物的制备及其气敏性能研究46-59
- 3.1 引言46-47
- 3.2 实验部分47-49
- 3.2.1 实验主要原料及主要仪器47-48
- 3.2.2 复合材料的制备48-49
- 3.2.3 气体传感器的制作及测试仪器49
- 3.3 实验结果与讨论49-58
- 3.3.1 复合材料的形貌结构表征49-54
- 3.3.2 不同W含量的复合材料的气敏性能测试54-57
- 3.3.3 复合材料的气敏性能机理分析57-58
- 3.4 结论58-59
- 结论59-60
- 致谢60-62
- 参考文献62-67
- 攻读学位期间发表的论文及研究成果67
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