【摘要】：氧化銦(In2O3)是一種典型的n型半導(dǎo)體氣敏材料,如何有效地提高In203材料的氣敏性能是科研人員長期關(guān)注和研究的熱點。影響材料氣敏性能的主要因素有結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成兩方面。結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成通過影響材料的傳導(dǎo)層和表面化學(xué)吸附氧含量來影響其氣敏性能的。氫氣處理可以調(diào)控In203的缺陷結(jié)構(gòu)從而改變材料的載流子遷移率和濃度,有利于形成更多的化學(xué)吸附氧。本文通過制備不同時間氫氣處理In2O3納米粒子和不同過渡金屬元素(Ni、Cu、Zn)摻雜花狀I(lǐng)n2O3材料,研究了材料的體相和表面缺陷結(jié)構(gòu)對氣敏性能的影響。具體內(nèi)容如下:1、制備了不同時間氫氣處理的In2O3納米粒子并對其氣敏性能進行了研究,結(jié)果表明氫氣處理能夠提高In2O3納米粒子對甲醛氣體的響應(yīng)。In2O3-H10在230℃時對100 ppm甲醛的氣體響應(yīng)值為80,高于未經(jīng)過氫氣處理的In2O3。材料的表征結(jié)果表明,氫氣處理增加了In2O3-H10納米粒子的體相氧空位(VO)含量,改變了材料的載流子遷移率和濃度,有利于材料表面更多化學(xué)吸附氧的形成,從而提高了其對甲醛的氣敏響應(yīng)。同時也為理解表面或體相VO對氣敏性能的影響提供了一些新的見解。2、通過水熱法制備了不同元素(Ni、Cu、Zn)及不同含量(1%、3%、5%)摻雜的花狀I(lǐng)n2O3材料,用以研究元素摻雜對體相VO及氣敏性能的影響。研究其氣敏性能發(fā)現(xiàn):不同元素摻雜的最佳摻雜量、最佳工作溫度和氣敏響應(yīng)值不同。與純的花狀I(lǐng)n2O3相比,低價元素摻雜明顯地提高其對甲醛氣體的響應(yīng)值,且Zn摻雜降低了甲醛的工作溫度。
【圖文】：

米棒、納米片、納米花等，己經(jīng)通過不同的方法合成并應(yīng)用于氣敏傳感器。Ｚｈａｎｇ逡逑等人［１４］通過水熱／溶劑熱法合成了包括納米片基微米花，納米粒子基納米棒和混逡逑合六方和立方雙相的納米粒子的Ｉｍ0３微／納米結(jié)構(gòu)（圖１－１），并提出了溶劑的極逡逑性是決定產(chǎn)物相和形態(tài)的重要因素的生長機理。氣敏性能測試結(jié)果表明，微米花、逡逑納米棒和納米粒子的最佳工作溫度均為１５０邋°Ｃ，但微米花的氣敏響應(yīng)值卻遠高于逡逑納米棒和納米粒子，如圖１－２所示。逡逑■■■■逡逑圖１－１樣品的ＳＥＭ圖：（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）納米片基Ｉ１１２Ｏ３微米花，，（ｅ，ｆ）納米顆粒基納米棒，逡逑（ｇ）納米顆粒，（ｈ）微球［１４］逡逑Ｆｉｇ．１－１邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓａｍｐｌｅｓ：邋（ａ，邋ｂ，邋ｃ，邋ｄ）邋ｎａｎｏｓｈｅｅｔ－ｂａｓｅｄ邋Ｉｎ２0３邋ｍｉｃｒｏｆｌｏｗｅｒｓ，邋（ｅ，邋ｆ）逡逑ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ－ｂａｓｅｄ邋ｎａｎｏｒｏｄｓ，邋（ｇ）邋ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，邋（ｈ）邋ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ邋ｔｌ４］．逡逑？邐一0一ｉｍｃｒｏｌｌｏｗｅｒ＾逡逑一＾一ｎａｎｏｍｄｊｉ逡逑Ｖ－邋＼逡逑Ｉ邋■邋／邐＼逡逑ＩＩ邐－ｕ邐？邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐邐逡逑＊邐Ｉ邐１邋Ｉ邐１邐＼邋１邋！邐１逡逑ｉｓｏ邐ｍ邐ｉｓｏ邋Ｍｍ逡逑（＞｜＞ｅｎｉｌｉｉｉｇ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋（＾Ｃ）逡逑圖１－２邋ｌｎ２０３微米花

逑Ｌｉ等人通過化學(xué)氣相沉積法（ＣＶＤ）合成了納米線、納米帶、納米管和逡逑納米顆粒等多種形態(tài)的Ｉｍ0３納米結(jié)構(gòu)（圖１－３），并測試了材料對乙醇的氣敏性逡逑能，結(jié)果如圖１－４所示。與納米線、納米帶、納米管和未處理過的Ｉｍ0３材料相逡逑—逡逑圖ｌ－３ＩｎＮ前驅(qū)體和相應(yīng)的ｌｎ２０３產(chǎn)物的ＳＥＭ圖像：（ａ），邋（ｃ），邋（ｅ）和（ｇ）分別是ＩｎＮ納逡逑米線，納米帶，納米管和納米顆粒；（ｂ），邋（ｄ），邋（ｆ）和（ｈ）分別是相應(yīng)的ｌｎ２０３產(chǎn)物［１３］。逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋ＳＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ＩｎＮ邋ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ邋Ｉｎ２0３邋ｐｒｏｄｕｃｔｓ，邋ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，邋（ａ），逡逑（ｃ），邋（ｅ）邋ａｎｄ邋（ｇ）邋ａｒｅ邋ＩｎＮ邋ｎａｎｏｗｉｒｅｓ，邋ｎａｎｏｂｅｌｔｓ，邋ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，邋ａｎｄ邋ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，邋ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；邋（ｂ），邋（ｄ），逡逑（ｆ）邋ａｎｄ邋（ｈ）邋ａｒｅ邋ｔｈｅ邋ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ邋Ｉ１１２Ｏ３邋ｐｒｏｄｕｃｔｓ邋［１３］．逡逑邐邋邐ｊ邐；邐ｒ＼逡逑ｐｐＨｆｌ邐於邋｜邋一ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｉｃｓ邋｜邐＊逡逑２－５＇邐５００？ｐ？ｆ＾＞，ｎ＾邐３0．｜邋－＾－ｎａｎｏｂｃｌｔｓ逡逑ｒＣ邐Ｉ邐ｎａｎｏｗｉｒｅｓ逡逑、２．０－邐２５－１邐ｎａｎｏｔｉｉｂｅｓ逡逑＾邐２５０ｐｐｗ邐５Ｓ邐ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ邋？逡逑ｉ邋－邋－ＰＰ？ｎ邋ｆ２０．…＂邐Ｚ，，—逡逑＞邋．．．邐５0ＰＰ？ｆ＇ｌ邐１邐１５＇邐／＾Ｘ
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;TQ133.53

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本文編號：2694071