發(fā)布時間：2020-10-31 12:14

　　 氧化銦(In2O3)是一種寬帶隙的半導(dǎo)體氣敏材料,擁有突出的電學(xué)、光學(xué)及化學(xué)穩(wěn)定性。但是,傳統(tǒng)的In2O3傳感器普遍存在工作溫度高、響應(yīng)低、選擇性差等問題,不利于它的實際應(yīng)用�；谶@些問題,我們通過形貌調(diào)控、過渡金屬摻雜及貴金屬負載等方法對其進行改性處理來實現(xiàn)氣敏性能的提升。本文通過水熱法制備了棒狀Co摻雜的IIn2O3材料和花狀A(yù)u負載的In2O3材料,結(jié)合表征手段對材料形貌、結(jié)構(gòu)和傳感機理進行了詳細研究。具體內(nèi)容如下:1、采用一步合成法制備得到不同摩爾比Co摻雜的In2O3納米棒,測試了其對HCHO的氣敏性能。納米棒寬度在10～20 nm,長度在40-60 nm,小尺寸的納米棒具有較大的比表面積,為氣體反應(yīng)供應(yīng)了豐富的反應(yīng)位點,增強了材料對HCHO的敏感性。通過多種表征手段討論了 Co摻雜對材料氣敏性能的影響。結(jié)果表明:在最佳工作溫度(130℃)下,In2O3/1%Co對10 ppm HCHO的響應(yīng)值達到23.2,是純In203的4.5倍,同時,In2O3/1%Co對HCHO表現(xiàn)出了優(yōu)異的選擇性和較好的穩(wěn)定性。突出的氣敏性能歸功于Co的摻雜,明顯增加了材料中氧空位的數(shù)量,并誘導(dǎo)材料表面更多吸附氧的形成,促進材料表面的吸附反應(yīng),從而優(yōu)化材料的氣敏性能。2、通過簡單的合成方法制備得到不同摩爾比Au負載的In2O3材料,應(yīng)用于C2H5OH氣體的檢測,對材料的形貌、結(jié)構(gòu)和氣敏機理進行了分析。結(jié)果表明:1.0%Au/In2O3樣品的氣敏性能最好,在250℃下,對50ppm C2H5OH的響應(yīng)值達到505,同時還展現(xiàn)出較好的選擇性及長期穩(wěn)定性。C2H5OH氣敏性能提高的原因主要有兩方面:一是由竹葉狀分枝組合而成的花狀結(jié)構(gòu),提供了豐富的路徑來促進目標氣體的擴散、電子捕獲及表面反應(yīng),二是適量Au納米粒子的負載,Au的“化學(xué)敏化”和“電子敏化”作用增強了氣敏性能。
【學(xué)位單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB381
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
2O₃傳感器概述'>    1.1 In₂O₃傳感器概述
2O₃納米材料的制備方法'>    1.2 In₂O₃納米材料的制備方法
        1.2.1 水熱/溶劑熱法
        1.2.2 溶膠-凝膠法
        1.2.3 靜電紡絲法
        1.2.4 模板法
        1.2.5 化學(xué)氣相沉積法
2O₃納米材料在氣敏傳感中的應(yīng)用'>    1.3 In₂O₃納米材料在氣敏傳感中的應(yīng)用
2O₃納米材料在氮氧化物傳感中的應(yīng)用'>        1.3.1 In₂O₃納米材料在氮氧化物傳感中的應(yīng)用
2O₃納米材料在H₂S傳感中的應(yīng)用'>        1.3.2 In₂O₃納米材料在H₂S傳感中的應(yīng)用
2O₃納米材料在H₂傳感中的應(yīng)用'>        1.3.3 In₂O₃納米材料在H₂傳感中的應(yīng)用
2O₃納米材料在其他氣體傳感中的應(yīng)用'>        1.3.4 In₂O₃納米材料在其他氣體傳感中的應(yīng)用
2O₃納米材料的改性'>    1.4 In₂O₃納米材料的改性
        1.4.1 比表面積調(diào)控
        1.4.2 金屬元素摻雜改性
        1.4.3 貴金屬負載改性
        1.4.4 多組分復(fù)合改性
    1.5 本論文研究的主要目的及內(nèi)容
        1.5.1 本論文研究的主要目的意義
        1.5.2 本論文主要研究內(nèi)容
2O₃納米材料的制備及HCHO氣敏性能研究'>第二章 Co摻雜In₂O₃納米材料的制備及HCHO氣敏性能研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑與儀器
        2.2.2 材料的制備
        2.2.3 材料的表征
        2.2.4 氣敏元件制備及性能測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 煅燒溫度對樣品形貌的影響
        2.3.2 摻雜材料合成分析
        2.3.3 氣敏性能評價
        2.3.4 材料表面性質(zhì)表征
        2.3.5 氣敏機理研究
    2.4 本章小結(jié)
2O₃納米材料的制備及C₂H₅OH氣敏性能研究'>第三章 Au負載In₂O₃納米材料的制備及C₂H₅OH氣敏性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑與儀器
        3.2.2 材料的制備
        3.2.3 材料的表征
        3.2.4 材料的氣敏性能測試
    3.3 結(jié)果與討論
2O₃納米材料的合成分析'>        3.3.1 Au-In₂O₃納米材料的合成分析
        3.3.2 氣敏性能評價
        3.3.3 材料表面性質(zhì)表征
        3.3.4 氣敏機理研究
    3.4 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者和導(dǎo)師簡介
附件

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本文編號：2863934