本文關(guān)鍵詞：光激發(fā)輔助氣敏材料的制備研究　出處：《北京化工大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：能源危機(jī)與環(huán)境惡化是制約人類發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的兩大問題,環(huán)境污染問題已呈現(xiàn)全球化的趨勢(shì),對(duì)有毒有害氣體的檢測(cè)任重而道遠(yuǎn)。氣體傳感器用來檢測(cè)有害氣體有著成本低廉、檢測(cè)方便快捷等優(yōu)點(diǎn),已在與人民生活息息相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。氣敏材料是氣體傳感器的核心,市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的半導(dǎo)體金屬氧化物類氣敏材料有著工作溫度高的缺點(diǎn),嚴(yán)重限制了其在易燃易爆氣體檢測(cè)方面的應(yīng)用。本文針對(duì)傳統(tǒng)加熱型金屬氧化物類氣體傳感器存在的工作溫度高的問題,采用光激發(fā)來降低材料工作溫度,以實(shí)現(xiàn)材料在低溫下對(duì)有毒氣體的檢測(cè)。具體工作如下：1.針對(duì)三乙胺揮發(fā)氣體的檢測(cè),我們采用水熱共沉淀法制備了Zn2Fe-LDH鋅鐵氫氧化物前驅(qū)體,將前驅(qū)體置于不同溫度下焙燒得到了復(fù)合金屬氧化物ZnO/ZnFe_2O_4。在80℃C低溫下,借助光照的激發(fā),我們探究了其對(duì)揮發(fā)性氣體的氣敏響應(yīng)。以三乙胺為代表性氣體,600℃C焙燒得到的復(fù)合材料的氣敏性能最佳,不僅響應(yīng)迅速,檢測(cè)限較低,而且有良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性,ZnO/ZnFe_2O_4-600可以檢測(cè)濃度低至5 ppm的三乙胺。我們對(duì)比了光照前后材料氣敏性能的變化,發(fā)現(xiàn)光照不僅可以提高靈敏度,還能加快材料對(duì)氣體的響應(yīng)恢復(fù)。我們進(jìn)一步探究了光激發(fā)氣敏反應(yīng)的機(jī)理,材料光照下氣敏性能的提高歸因于光照下材料表面氧負(fù)離子活性增強(qiáng)以及光照后氣敏反應(yīng)的活化能的降低。光激發(fā)是降低復(fù)合氧化物材料工作溫度的一個(gè)有效手段。2.針對(duì)乙醇揮發(fā)性氣體的檢測(cè),我們采用水熱法制備前驅(qū)體,將前驅(qū)體置于空氣氣氛中焙燒得到了四面體基底表面生長片狀二級(jí)結(jié)構(gòu)的紡錘形的鋅銦多級(jí)結(jié)構(gòu)氧化物材料,后續(xù)表征證明,多級(jí)結(jié)構(gòu)氧化物實(shí)為銦摻雜的氧化鋅。多級(jí)結(jié)構(gòu)粗糙的表面,大的比表面／體積比使其擁有了更卓越的氣敏性能。我們進(jìn)一步通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究了多級(jí)結(jié)構(gòu)的形成過程,探索了銦含量等因素對(duì)材料性能的影響,當(dāng)鋅銦投料比為4：1時(shí)得到的產(chǎn)物有最佳的氣敏性能。在接近室溫的工作溫度下,借助可見光的激發(fā),鋅銦多級(jí)結(jié)構(gòu)氧化物對(duì)500 ppm乙醇蒸氣的響應(yīng)值達(dá)到了87左右,已經(jīng)超越了許多金屬氧化物材料在300-400℃C高溫下對(duì)乙醇蒸氣的響應(yīng)值。借助光激發(fā),我們幾乎實(shí)現(xiàn)了材料在室溫下的高性能響應(yīng)。光激發(fā)氣體傳感器將有著廣闊的應(yīng)用前景。
[Abstract]:In this paper , the gas - sensitive properties of ZnO / ZnFe _ 2O _ 4 - 600 have been studied by means of hydro - thermal co - precipitation .

【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB381
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本文編號(hào)：1388472