纳米碳管气体传感器及钯和铜的掺杂研究

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1、纳米碳管气体传感器及钯和铜的掺杂研究摘要纳米碳管作为一种理想的一维纳米材料，具有丰富的孔隙结构、大的比表面积和很高的表面能，在传感器特别是气体检测方面拥有广阔的应用前景。论文对基于纳米碳管的气体传感器对甲醛、苯、甲苯和二甲苯这四种有机挥发物的气敏特性做了初步的研究和探讨。纳米碳管气敏膜吸附了有机挥发物气体分子后，膜的导电性能就会改变，通过测量膜的电阻变化可以得到气体的浓度。实验中我们采用单壁和多壁纳米碳管作为敏感材料，在叉指金电极间涂布纳米碳管悬浊液作为气敏膜，用于有机挥发物如甲醛、苯、甲苯和二甲苯的检测，并着重研究了掺杂氯化钯和氧化铜盐溶液、化学和电化

2、学方法掺杂钯和铜金属颗粒对多壁纳米碳管传感器的气敏性能的影响。传感器对lOppm的上述四种待测物有良好的响应，通过各种掺杂，传感器的灵敏度得到不同程度的提高，其中化学方法还原钯和电化学方法镀铜掺杂的提高幅度较大；而PdCl2的盐溶液掺杂会造成传感器基线的抖动和漂移等负面影响。实验中发现，掺杂的金属颗粒的大小和均匀程度对传感器的响应影响较大，在论文中我们采用了两种方法在纳米碳管上化学还原铜，结果表明还原的铜金属颗粒较小且附着均匀有助于提高传感器的气敏性能。电化学电镀掺杂过程中，我们着重研究了电镀电荷量对掺杂效果的影响．发现lOmC的电镀效果较好。关键词：纳

3、米碳管气体传感器甲醛苯甲苯二甲苯ResearchofgassensorbasedoncarbonnanotubesandtheeffectsofpalladiumandcopperdopingAbstractAsoneoftheperfectone—dimensionalnano．materials，carbonnanotubehasporousmicrostructurewithhighsurfaceareaandenergy,whichmakesitapromisinggassensingmaterial．Inthispaper,theprepara

4、tionandcharacteristicofgassensorbasedoncarbonnanotubesforformaldehyde，benzene，tolueneandxylenedetectionwerediscussed．Whentheorganicvolatilecompoundgasmoleculeisadsorbedinthecarbonnanotubesfilm，theconductivityofthesensingfilmchanges．Theconcen仃ationofthegascouldbeachievedbymeasurin

5、gthechangeoftheconductivity．Intheexperiments，thegassensorwaspreparedbyspreadingthewatersolulionofcarbonnarmtubesbetweentheinterdigitatedAaelectrode，whichw”splashedonalumina．Inthispaper,threemethods、suchasmixingpalladiumandcopperchloride，deoxidizingpalladiumandcopperbychemicalande

6、lectrochemicalmeans．wereusedtodopingpalladiumandcopperinmulti-wallcarbonnanotubes．Theeffectofdopingonthecharacteristicofthegassensorwasstudied．Thesensorwassensitivetoformaldehyde，benzene．tolueneandxylene、whoseconcentrationwasaslow∞lOppm．Thesensitivityofthegassensorwasimprovedbydi

7、fferentdopingmethods，especiallybychemicallydopingpalladiumandelectrochemicallydopingcoppeLThesizeanduniformityofthedopedmeralgrainwerefoundimportanttothedopingeffects．Inthispaper，twowaysofchemicalcopperdopingwerestudied，whichindicatethatsensitivityofthegassensorcanbeimprovedbysma

8、llgrainsizeanduniformlydoping．Differente