【摘要】：氮化硼(BN)作為一種新型性能優(yōu)異的納米材料,因其具有強抗氧化性、化學性質(zhì)穩(wěn)定、機械性能突出等優(yōu)點,成為現(xiàn)如今被重點研究的材料之一,由于氮化硼納米管自身禁帶寬度較寬,導電性差,限制了它在電子器件方面的應(yīng)用。濕度傳感器和氣敏傳感器作為我們生活的重要組成部分,被大量的應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)、食品加工、環(huán)境檢測等方面。為了拓寬BNNT的應(yīng)用范圍,本文以BNNT為基礎(chǔ)研究對象,通過向BNNT中摻雜碳元素,來動態(tài)調(diào)節(jié)它的導電性,并研究了BNNT復合膜濕敏特性以及BCNNT薄膜的濕敏、氣敏特性。通過球磨退火法制備高純本征BNNT,并將其和導電聚合物PEDOT:PSS進行復合制成復合膜,將BNNT復合膜搭載到傳感電極上制成濕度傳感器,測試其濕敏特性并研究了酸處理對傳感器性能的影響。結(jié)果顯示該傳感器具有良好的線性度、可重復性、高靈敏度,其響應(yīng)時間和恢復時間分別是32s和22s。酸處理可以提高傳感器的靈敏度,但是會增加響應(yīng)恢復時間。進一步研究了BNNT和PEDOT:PSS的比例調(diào)配對傳感器性能的影響,發(fā)現(xiàn)適當增加復合膜中BNNT的比例可以提高傳感器的靈敏度及響應(yīng)恢復時間。最后比較了BNNT和CNT傳感器的濕敏性能,結(jié)果顯示BNNT傳感器的靈敏度更高。課題探究了一種操作簡單、產(chǎn)率較高的新方法合成BCNNT,即Bubble法,通過改變Bubble時間和氣流量大小可以實現(xiàn)不同濃度的摻碳量。通過半導體測試儀測試,發(fā)現(xiàn)通過增加BNNT中的摻碳量可以提高BCNNT的導電性,使其具有良好的半導體性能;將制備的BCNNT薄膜搭載在叉指電極上制成傳感器,測試了其濕敏特性和氣敏特性,濕敏結(jié)果顯示,BCNNT薄膜具有良好的感濕性能,進一步研究了測試頻率對傳感器性能的影響,發(fā)現(xiàn)傳感器的電阻隨測試頻率的增加而減小;氣敏測試是分別在不同濃度的乙醇、甲醇、甲苯、甲醛氣體中進行,研究了傳感器的氣敏特性、測試頻率對傳感器輸出電阻的影響以及傳感器的穩(wěn)定性,實驗結(jié)果顯示傳感器對乙醇、甲醇、甲醛氣體具有高靈敏度、良好的穩(wěn)定性并且傳感器的電阻都隨測試頻率的增加而減小,傳感器對甲苯氣體不靈敏,最后研究了傳感器的氣體選擇性,發(fā)現(xiàn)BCNNT薄膜傳感器對甲醛氣體具有更高的選擇性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ128;TB383.1
【圖文】：

圖 1-1 BNNT 納米結(jié)構(gòu)示意圖[5]NT 的納米結(jié)構(gòu)有兩種形態(tài)，如圖 1-2 所示，一個是中空芯圓柱形納小且圓柱的頂部包含催化劑顆粒，另一種是竹節(jié)形納米結(jié)構(gòu)，直的出現(xiàn)催化劑顆粒修飾，兩種不同形態(tài)的形成是因為在 BNNT 生長顆粒與 BNNT 內(nèi)壁之間存在相容性差，相容性差促進了中空 BNNT

圖 1-2 圓柱狀和竹節(jié)狀的 BNNT 的 TEM 圖[8]T 的合成方法十幾年對氮化硼納米管的不斷的研究，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了 B例如：潤滑性強、抗腐蝕性能力高、熱穩(wěn)定性、強絕緣性

圖 1-3 VLS 法制備的 BNNT 的 SEM 和 TEM 圖[11]氣相沉積法（CVD）相沉積法是合成氮化硼納米管的方法中被廣泛使用的一種過對氮源或者硼源進行高溫處理，使其變成氣態(tài)原料，可分反應(yīng)，經(jīng)過降溫處理獲得氮化硼納米管，使用 CVD 法制

【參考文獻】

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本文編號：2787902