本文關(guān)鍵詞：金屬元素?fù)诫s介孔氧化銦的制備及其氣敏性能的研究

  更多相關(guān)文章： 介孔氧化銦 氣敏性能 摻雜 金屬元素 納米球

【摘要】：近年來,隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展,工業(yè)化進程隨之加快。人們的物質(zhì)生活水平在逐步提高的同時,環(huán)境也在日益惡化,因此迫切需要人們對有毒有害、易燃易爆氣體進行實時監(jiān)測和控制。金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏傳感器是一種典型的半導(dǎo)體氣敏傳感器,因其具有靈敏度高、響應(yīng)恢復(fù)速率快、成本較低、易檢測和便于攜帶等優(yōu)點成為氣體傳感器研究的熱點。傳統(tǒng)純金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的靈敏度不夠高,且選擇性較差,已經(jīng)無法滿足實際應(yīng)用中對氣敏材料所有氣敏性能的要求。因此,人們需要通過各種方法來進一步提高氣敏傳感器的氣敏性能,如金屬摻雜、材料多孔化等。本文以高度有序介孔二氧化硅(FDU-12)為硬模板合成介孔氧化銦,通過金屬元素(Co,Ni,Fe和Ce)的摻雜來進一步增強In_2O_3材料的氣敏特性,探究組成成分、摻雜量以及孔結(jié)構(gòu)對In_2O_3半導(dǎo)體傳感器氣敏性能的影響,主要內(nèi)容如下:(1)通過二次浸漬法合成介孔In_2O_3和不同Co含量(1%mol、3%mol、5%mol和7%mol)摻雜的In_2O_3納米球,并研究Co元素?fù)诫s和摻雜量對晶體結(jié)構(gòu)、形貌和氣敏性能的影響。結(jié)果表明Co元素?fù)诫s抑制In_2O_3納米球晶粒的生長,并進入氧化銦的晶格中。Co元素?fù)诫s顯著增強了介孔In_2O_3納米球氣敏元件對乙醇?xì)怏w的敏感特性。在Co元素?fù)诫s的四種氣敏元件中,3%mol Co摻雜In_(2-x) Co_xO_3納米球傳感器表現(xiàn)出最高的靈敏度,在350°C的工作溫度下對100ppm乙醇的靈敏度為114,響應(yīng)/恢復(fù)時間為17s/45s,同時表現(xiàn)出較好的選擇性和穩(wěn)定性。(2)通過二次浸漬法合成不同Ni含量(1%mol、3%mol、5%mol和7%mol)摻雜的In_2O_3納米球,并對其氣敏性能進行研究。結(jié)果表明,Ni元素的摻雜也顯著增強了介孔In_2O_3納米球氣敏元件對乙醇?xì)怏w的敏感特性。Ni元素的最佳摻雜含量為1%mol,在最佳工作溫度350°C時,對100ppm乙醇?xì)怏w的靈敏度為126,響應(yīng)/恢復(fù)時間為15s/49s,同時表現(xiàn)出良好的選擇性和穩(wěn)定性。(3)通過一次浸漬法合不同F(xiàn)e含量(1%mol、3l%mol、5%mol和7%mol)摻雜的In_2O_3納米球。結(jié)果表明,一次浸漬法合成的Fe-In_2O_3納米球比表面積大幅度增加,氣敏性能也顯著增強。5%mol Fe摻雜濃度的In_2O_3納米球氣敏元件靈敏度最高。在350°C的工作溫度下對100ppm乙醇?xì)怏w的靈敏度為133,響應(yīng)/恢復(fù)時間為15s/55s,同時對乙醇表現(xiàn)出良好的選擇性,但穩(wěn)定性相對較低。(4)通過二次浸漬法合成不同Ce含量(1%mol、3l%mol、5%mol和7%mol)摻雜的In_2O_3納米球,并對其氣敏性能進行了研究。結(jié)果顯示,與純In_2O_3氣敏傳感器相比,Ce的摻入不但顯著提高了對乙醇的敏感特性,加快了氣敏響應(yīng)速率,還降低工作溫度。In_(2-x) Ce_xO_3氣敏元件最佳工作溫度為330°C,最佳摻雜量為3%mol,在最佳工作溫度下對100ppm乙醇?xì)怏w的靈敏度為146,響應(yīng)/恢復(fù)時間為14s/40s,同時對乙醇表現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性和穩(wěn)定性。介孔In_(2-x)Ce_xO_3納米球氣敏元件在乙醇檢測方面具有潛在的應(yīng)用前景。
【學(xué)位授予單位】：中國計量大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB381

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉生;李姍;曹明;李樹靜;杜占;鄭建旭;蔣登高;;聚苯胺/鎢硅酸復(fù)合材料氣敏性能研究[J];河南化工;2012年03期

2 潘慶誼;徐甲強;劉銘;王國喜;;α-Fe_2O_3超微粒的制備及其氣敏性能的研究[J];河南科學(xué);1990年02期

3 張?zhí)焓?沈瑜生;;鋅、錫復(fù)合氧化物的制備、相組成與氣敏性能的關(guān)系[J];功能材料;1993年05期

4 宋金玲;周長才;劉瑞平;蔡穎;張胤;;溶膠-凝膠法制備摻雜稀土的二氧化鈦及其對丙酮氣敏性能研究[J];內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報;2012年03期

5 宋金玲;周長才;牟連維;郭冠銘;蔡穎;張胤;;溶膠-凝膠法制備摻雜稀土元素二氧化鈦及其氣敏性能[J];過程工程學(xué)報;2013年01期

6 陳思順,陳新華,丁明潔,牛新書;釔摻雜納米α-Fe_2O3_的合成及氣敏性能研究[J];電子元件與材料;2005年09期

7 陳思順;陳新華;丁明潔;牛新書;;摻雜合成納米α-Fe_2O_3粉體及其氣敏性能研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2006年03期

8 王燕;張戰(zhàn)營;曹建亮;路長;孫廣;王杰;;化學(xué)沉淀法制備納米α-Fe_2O_3及其氣敏性能研究[J];河南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年02期

9 王曉玲,羅延齡,張寶旺,桑德文;聚乙二醇接枝炭黑納米導(dǎo)電復(fù)合材料氣敏性研究[J];江蘇化工;2004年01期

10 程知萱,李玲,陳海華,潘慶誼;摻雜納米NiO粉體材料的氣敏性能研究[J];鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2004年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉杏芹;劉亞飛;高峰;;一種新型鎘銻氧化物復(fù)合材料的氣敏性能及其摻雜改性[A];第三屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];1998年

2 左霞;王彬;吳誼群;;八異戊氧基金屬萘酞菁配合物旋涂膜的氣敏性研究[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（7）[C];2007年

3 李堅;王元生;黃兆新;;納米氧化鐵粉體的制備和氣敏性能研究[A];第三屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];1998年

4 程知萱;李玲;陳海華;潘慶誼;;摻雜納米NiO粉體材料的氣敏性能研究[A];第八屆全國氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

5 董先明;羅穎;解麗娜;唐開聰;陳鑫玨;;炭黑/聚乙二醇/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的導(dǎo)電性能與氣敏性能研究[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集（下冊）[C];2007年

6 李玲;祁晴晴;張樂喜;別利劍;;花狀分級結(jié)構(gòu)α-Fe_2O_3微球的制備及其氣敏性能[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第33分會：納米材料合成與組裝[C];2014年

7 楊曉娟;沈水發(fā);劉爾生;楊素苓;陳耐生;黃金陵;;鐵酸鹽系列納米晶的制備及其氣敏性[A];第三屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];1998年

8 劉婧媛;陳曉爽;景曉燕;;三維花狀氧化鋅的可控合成及其氣敏性能研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第33分會：納米材料合成與組裝[C];2014年

9 劉錦淮;孟凡利;劉金云;;半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的氣敏性能與納米整流器件研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第4分會場摘要集[C];2012年

10 潘慶誼;張劍平;程知萱;董曉雯;王廷富;;紡錘形納米γ-Fe_2O_3的氣敏性能[A];第六屆全國氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2000年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林櫟陽;半導(dǎo)體NiO及其復(fù)合氧化物的水熱合成及電化學(xué)與氣敏性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

2 李超;氧化物半導(dǎo)體納米材料的合成、改性及氣敏性能研究[D];吉林大學(xué);2016年

3 鄔洪源;納米二氧化鈦基復(fù)合纖維的制備及氣敏性能研究[D];黑龍江大學(xué);2016年

4 劉繼江;氧化銦材料的形貌可控制備及其乙醇?xì)饷粜阅苎芯縖D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 高利蘋;氧化銦基納米材料的合成與氣敏性能研究[D];上海大學(xué);2016年

6 賈獻(xiàn)彬;一維寬禁帶半導(dǎo)體氣相沉積及氣敏性研究[D];河南大學(xué);2016年

7 李艷瓊;多維度組裝SnO_2氣敏性能及其機理研究[D];重慶大學(xué);2016年

8 葛春橋;金屬氧化物納米材料的濕法制備及其氣敏性能研究[D];華中科技大學(xué);2008年

9 謝英男;聚苯胺基復(fù)合材料的制備及其氣敏性能研究[D];鄭州大學(xué);2008年

10 秦楠;氧化鋅基納米材料的制備、氣敏性能研究及第一性原理計算[D];上海大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 況新亮;二氧化錫的水熱合成及其氣敏性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

2 張瑜;不同維度的ZnO的水熱合成及氣敏性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

3 曹康;LaFeO_3基氣敏傳感器的制備及性能研究[D];太原理工大學(xué);2016年

4 田名剛;ZnSnO_3基復(fù)合材料的制備及氣敏性能研究[D];江蘇大學(xué);2016年

5 何周駿;TiO_2光助氣敏性與光催化性能的關(guān)系研究[D];福州大學(xué);2014年

6 王啟斌;SnO_2納米顆粒修飾差異性基板及其氣敏性能研究[D];華中科技大學(xué);2014年

7 盧娜;納米氧化鎢的調(diào)控合成及其氣敏性能研究[D];新疆大學(xué);2016年

8 左焱;ZnO基納米材料的制備及其氣敏性能研究[D];鄭州大學(xué);2016年

9 陳春曉;氧化物半導(dǎo)體/TiO_2分級納米結(jié)構(gòu)的制備及其氣敏性能研究[D];鄭州大學(xué);2016年

10 杜騰飛;基于Ag-LaFeO_3傳感材料的改性及丙酮氣敏性能研究[D];云南大學(xué);2016年

，

本文編號：1222552