發(fā)布時(shí)間：2019-10-17 09:40

【摘要】：在日常生活中,廣泛存在于室內(nèi)裝修材料以及衣服布料內(nèi)的甲醛會(huì)造成室內(nèi)空氣甲醛超標(biāo)的嚴(yán)峻問(wèn)題,這是導(dǎo)致病態(tài)建筑綜合癥(Sick Building Syndrome,SBS)的主要原因。研究表明經(jīng)常性地處于低濃度甲醛環(huán)境中會(huì)對(duì)人體造成極大的傷害,如誘發(fā)性呼吸道疾病、基因突變、鼻咽癌、腦瘤、妊娠綜合癥等,尤其是對(duì)于孕婦和幼兒來(lái)說(shuō),甲醛的危害更大,這不僅給家庭造成巨大的痛苦,也給社會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。近些年,檢測(cè)甲醛的方法主要有分光光度法、色譜法、示波極譜法、比色法、電化學(xué)方法以及新興的電阻型金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器檢測(cè)法,其中,在室溫下以紫外光為激發(fā)源的金屬氧化物半導(dǎo)體光電氣敏檢測(cè)法因能耗低、操作安全系數(shù)高、易實(shí)現(xiàn)小型化和智能化等優(yōu)點(diǎn)在檢測(cè)甲醛方面不斷得到重視。科研工作者通過(guò)合成不同特性的氧化物半導(dǎo)體發(fā)現(xiàn)材料的晶粒尺寸、形貌和光生電荷載流子分離及傳輸效率等是影響氧化物半導(dǎo)體氣敏傳感器檢測(cè)響應(yīng)度和選擇性的重要因素。因?yàn)閆nO具有合適的禁帶寬度(3.37 eV)和優(yōu)異的電導(dǎo)性,所以本文采用ZnO為主體材料,通過(guò)降低ZnO晶粒尺寸、合成具有大比表面積的多孔中空Z(yǔ)nO材料和構(gòu)筑SnO2-ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)改善ZnO材料的光電性能,提高ZnO材料檢測(cè)甲醛的氣敏響應(yīng)度。本論文的研究?jī)?nèi)容主要為以下兩個(gè)方面:(1)利用溫和油浴法成功制備了具有較小晶粒尺寸、較高孔隙率和較大比表面積的中空多孔結(jié)構(gòu)ZnO(中空多孔Zn O)納米材料。紫外可見(jiàn)光吸收測(cè)試顯示中空多孔Zn O可以有效地利用紫外光,通過(guò)對(duì)比商品ZnO、棒花狀ZnO和片花狀ZnO納米材料,中空多孔ZnO對(duì)甲醛表現(xiàn)出更加優(yōu)異的氣敏響應(yīng)度和選擇性。經(jīng)過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行表面光電流的測(cè)試發(fā)現(xiàn),中空多孔ZnO較大的比表面積和孔隙率不僅提高了甲醛在中空多孔ZnO表面的擴(kuò)散和吸附,并且提供了更多的表面活性位點(diǎn)促進(jìn)材料表面的催化反應(yīng),使得大量被表面活性氧(-)捕獲電子重新釋放回材料體相形成電流。(2)通過(guò)水浴法將不同摩爾質(zhì)量的SnO2成功負(fù)載在ZnO材料上,通過(guò)對(duì)復(fù)合樣品進(jìn)行SEM和BET的測(cè)試證明所有樣品均屬于多孔中空結(jié)構(gòu)且具有較大的比表面積,同時(shí)從樣品的TEM結(jié)果可以觀察到1%SnO2-ZnO中有SnO2-ZnO異質(zhì)結(jié)的存在。樣品對(duì)甲醛的氣敏測(cè)試顯示1%SnO2-Zn O樣品對(duì)甲醛具有最優(yōu)異的響應(yīng)度,另外1%SnO2-ZnO樣品對(duì)低濃度甲醛(0.1 ppm)也具有較好的靈敏度。本文借助表面光電壓技術(shù)和瞬態(tài)光電壓技術(shù)研究了1%SnO2-ZnO樣品的電荷微觀動(dòng)力學(xué)特性,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)1%SnO2-ZnO樣品不僅可以有效地使光生電荷載流子分離而且促進(jìn)了電子在材料體相的傳輸,而過(guò)量的SnO2負(fù)載如10%SnO2-Zn O樣品雖然提高了光生電荷載流子的分離效率,但嚴(yán)重阻礙了電荷在體相的傳輸,降低了材料對(duì)甲醛的氣敏響應(yīng)度。本章這通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)機(jī)理的探討,為以后尋找最優(yōu)負(fù)載量提供了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.1;TB381

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本文編號(hào)：2550499