隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人們對于微觀世界有了越來越多的認(rèn)識。納米材料由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),及其在多個(gè)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用,例如,電子信息、生物醫(yī)藥、環(huán)保和氣體傳感等領(lǐng)域,吸引了人們的廣泛關(guān)注。近年來,隨著納米技術(shù)和納米材料的發(fā)展,為傳感器領(lǐng)域敏感材料的研究和制備提供了新的思路與方法,而金屬氧化物半導(dǎo)體納米材料在傳感器領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。尤其是以Sn02為代表的金屬氧化物納米材料,具有良好的穩(wěn)定性、無毒性、廉價(jià)易得等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于傳感器領(lǐng)域。而氣體傳感器的氣敏性能是由敏感材料的許多因素決定的,包括敏感材料的形貌、晶粒尺寸以及微觀結(jié)構(gòu)等。通過納米技術(shù)制備高比表面積或特定微觀結(jié)構(gòu)的氧化錫均可以顯著改善其氣敏性能。首先,在論文的第一章主要介紹了納米傳感器,以及其分類和應(yīng)用領(lǐng)域做了簡要描述；并對氣體傳感器的分類、應(yīng)用和主要的性能指標(biāo)做了粗略的描述,最后對Sn02的基本性質(zhì)、制備技術(shù)與應(yīng)用做了簡要的介紹。論文第二章,通過葡萄糖水熱反應(yīng)合成了碳球并以它作為模板,制備了大規(guī)模、尺寸均一的SnO2的空心球,這種方法簡單、高效。并且基于所制備的材料制作了傳感器,測試了其對H2、CH4和Ethanol的氣敏特性,從測試的結(jié)果可以看出,二氧化錫空心球傳感器對三種氣體均具有很好的氣敏特性,并解釋了其氣敏機(jī)理。論文第三章,使用水浴法制備的碳球作為模板合成ZnO摻雜的Sn02空心球納米材料,用合成的復(fù)合材料作為敏感材料制成傳感器,對其乙醇特性進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明以復(fù)合材料制成的傳感器比純相Sn02空心球具有更好的氣敏特性,對乙醇?xì)怏w表現(xiàn)出更高的靈敏度、選擇性。論文第四章,通過化學(xué)氣相沉積工藝(CVD)方法制備了單晶的氧化鎵納米帶,并基于其材料制作了一個(gè)簡單的電子器件,并對其進(jìn)行了電學(xué)特性測試,發(fā)現(xiàn)器件具有電容特性,并對這種現(xiàn)象進(jìn)行了解釋和分析。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TB383.1;O614.432
【部分圖文】：

我們使用掃面電子顯微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎ?Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）對材料的表面形貌進(jìn)行表??征，型號為美國ＦＥＩ公司的ｑｕａｎｔａ４５０環(huán)境掃描電鏡，工作電壓為２０ｋｖ。??實(shí)驗(yàn)所制備的碳球材料在不同放大倍數(shù)下ＳＥＭ圖像，如圖２．１（ａ）和（ｂ）所示。從圖??片上可以得產(chǎn)物樣品呈球形，碳球的平均直徑為５００?ｎｍ左右，尺寸均勻性良好，因?yàn)??樣品中含有大量的碳，所以我們稱葡萄糖水熱法制備出的固相產(chǎn)物為碳球。??關(guān)＿??圖２．１碳球的ＳＥＭ圖像??Ｆｉｇ．?２．１?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｂａｌｌ??水熱法合成的碳球表面是親水的并且擁有大量經(jīng)基（－０Ｈ）和豫基（００）官能團(tuán)分布。??－１２?－??

箱中加熱到一定溫度后，葡萄糖在水熱的條件下會發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)，并生成由各種有??機(jī)化合物形成的混合物，這就使得我們難以確定在反應(yīng)爸中具體發(fā)生了那些確切的化學(xué)??反應(yīng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，碳球的形成似乎更符合ＬａＭｅｒ模型［４３］，形成機(jī)理如圖２．２所示，??當(dāng)水熱的條件溫度比較低時(shí)或反應(yīng)時(shí)間比較短時(shí)是沒有碳球形成的，然而，隨著實(shí)驗(yàn)溫??度的升高或者反映時(shí)間的延長，會得到一些紅色或橙色的產(chǎn)物，所得到的溶液的粘度也??有一定的增加，表明有一定的芳香族化合物或低聚糖的形成，用圖中的聚合步驟表示，??當(dāng)溶液達(dá)到臨界飽和狀態(tài)時(shí)，線狀或低聚糖分子間發(fā)生脫水反應(yīng)，并產(chǎn)生交聯(lián)碳化形成??核結(jié)構(gòu)，然后隨著水熱反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中的溶質(zhì)向形成的核表面繼續(xù)擴(kuò)散并碳化，從??而形成尺寸均勻、各向同性的碳球，最后碳球從反應(yīng)溶液中析出，可以通過離心分離出??來。使用葡萄糖在水熱條件下合成碳球有一下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：??（１）此過程是絕對“綠色”環(huán)保的，從葡萄糖水溶液中得到碳球即沒有采用有毒試劑，??同時(shí)在實(shí)驗(yàn)的過程中也沒有形成有毒物質(zhì)。??（２）在制備碳球的過程中沒有引入任何的有機(jī)溶劑、引發(fā)劑或表面活性劑

２．?３．?４?Ｓｎ０２空心球的合成過程??本實(shí)驗(yàn)使用碳球作為模板制備Ｓｎ０２空心球的表面－層－吸附和燒結(jié)機(jī)理的示意圖如??圖２．６所示，通過葡萄糖在水熱的條件下發(fā)生脫水和聚合反應(yīng)制備碳球，并用其作為模??板。這個(gè)在２．２中已經(jīng)做了詳細(xì)的闡述。球體的表面是親水的，在其表面含有大量的輕??基（－０Ｈ）和裁基（ＣＯ）等功能團(tuán)，其組分與多糖相類似［４７］。當(dāng)把碳球分散在事先配置好的??含有Ｓｎ４＋離子的金屬鹽溶液中，碳球表面的功能團(tuán)就會通過配位或者靜電作用與金屬陽??離子相結(jié)合，在隨后的鍛燒過程中，與碳球表面相結(jié)合的金屬陽離子交聯(lián)形成致密的氧??化物空心球，這種氧化物空心球?qū)嶋H上是碳球模板的副本，結(jié)合，２．２節(jié)中碳球的直徑和??２．３．３節(jié)ＳｎＣｈ空心球的直徑可知，氧化物空心球的直徑與碳球相比有一定的減小，但是??幅度不是太大。??這個(gè)過
【參考文獻(xiàn)】

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1 劉國華,杜忻銳;半導(dǎo)體氣敏傳感器的原理及應(yīng)用[J];煤炭技術(shù);2001年09期

本文編號：2858745