基于掺杂、表面修饰及材料复合等方法提高气体传感器气敏性能的研究

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1、分类号ＴＮ３０４单位代码：１０１沿：研巧生学号：２０１３５１４０１５密级；公开＼戀古林大学硕女学位论文专业学化（）基于渗杂、表面修饰及材料复合等方法提高气体传感器气敏性能的研究Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｇａｓｓｅｎｓｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｇａｓｓｅｎｓｏｒｔｈｒｏｕｇｈ－ｄｏｐａｎｄｏｎｄｕｃｔｏｒｃｏｍｏｓｉｔｉｏｎｉｎｓｕｒｆａｃｅｄｅｃｏｒａｔｉｎｓｅｍｉｃｇ，ｇｐ作者姓名：林颖类别：工程硕古研究方向：功能材料及传感器指导教师：阮圣平教授培养单位：电子科学与工程学院２０１６年５月

2、—————————————————————基于掺杂、表面修饰及材料复合等方法提高气体传感器气敏性能的研究—————————————————————Improvinggassensingperformanceofthegassensorthroughdoping,surface-decoratingandsemiconductorcomposition作者姓名：林颖研究方向：功能材料及传感器指导教师：阮圣平教授类别：工学硕士答辩日期：2016年5月30日未经本论文作者的书面授权，化法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何彩式的复制、

3、修改、发行、出ｆｉ、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：曰期：２＾／／年／月／曰摘要基于掺杂、表面修饰及材料复合等方法提高气体传感器气敏性能的研究随着人们对于环境安全与保护关

4、注的日益增加，传感器作为一种简单便捷的检测手段逐渐走入人们的视线。其中气体传感器与人们的生活休戚相关，例如工业中排放出来的氮氧化物、硫化物、以及室内装修释放出来的甲醛、甲苯等有毒有害气体不仅污染环境，同时也会引起各种疾病，危害人们的身体健康。为了更好的检测这些有毒有害气体，避免对人们的身心造成伤害，科研工作者们开始致力于制备高响应度、快速响应恢复、高选择性和稳定性的气体传感器。其中金属氧化物半导体气体传感器由于其制备工艺简单，成本低廉，性能优良，被视为最主要的气体传感器之一。到目前为止人们已经尝试用不同方法制备出了形貌各异的半导体敏感材料，但是纯的半导体敏感材料气体传感器存在很多不足之处，

5、如响应度不高，响应时间长，抗干扰能力差等，因此人们开始采用掺杂、表面修饰以及材料复合等方法提高材料的气体敏感性能。本次论文主要内容划分为以下四个部分：第一，通过静电纺丝方法合成氧化锡纳米纤维敏感材料，为提高其气体敏感性能利用贵金属的催化作用，在纳米纤维表面修饰贵金属钯纳米粒子；第二，采用水热方法合成氧化锡纳米球材料，通过氧化铟和贵金属钯双掺杂提高其气体敏感性能；第三，通过两步水热方法合成花状氧化锌纳米材料，之后在表面修饰贵金属金并探索其气体敏感性能；第四，通过水热方法合成氧化镍纳米立方材料，再一次水热合成氧化镍/氧化锡纳米复合材料，高温煅烧形成中空结构并探索其气体敏感性能。论文中具体探索了

6、一维和三维金属氧化物半导体敏感材料，利用XRD、SEM、EDX、TEM、XPS、BET等手段对合成材料进行表征，并测试其气体敏感性能。纯的金属氧化物半导体气体传感器的气体敏感性质不佳，为了进一步提高传感器的气体敏感性能我们采用了掺杂、表面修饰及材料复合的方法，实验结果表明对于100ppm甲醛气体进行测试，钯表面修饰的氧化锡纳米纤维气体传感器较于纯的氧化锡纳米纤维材料响应度提高两倍，最佳工作温度有所降低，响应恢复时间I变快，这对于传感器的实际应用大有裨益；铟和钯双掺杂的氧化锡纳米材料气体传感器的响应度较于纯的氧化锡纳米材料气体传感器提高很大，响应恢复时间也有很大的改善；金表面修饰的花状氧化锌

7、纳米材料的气体传感器对于丙酮有很好的气体敏感性能，对于100ppm丙酮响应度达到18.8；中空氧化镍和氧化锡纳米复合材料气体传感器对于100ppm乙炔气体响应度达到13.8，比纯的氧化锡纳米材料气体传感器响应度提高两倍，此外响应恢复特性、选择性及稳定性都有明显改善。复合材料气敏性能的提高主要是由于异质结构的存在，其次中空结构拥有更大的比表面积，为待测气体提供更多的吸附位点，进一步提高传感器的响应度及响应恢复特性。关键词：