H₂作為一種應(yīng)用廣泛的清潔能源,具有易燃易爆的特性,在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程中易發(fā)生火災(zāi)爆炸事故,對(duì)H₂進(jìn)行有效的探測(cè)和監(jiān)控顯得尤為必要。半導(dǎo)體金屬氧化物型氣體傳感器由于成本低廉、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且材料來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)被廣泛研究,用于探測(cè)H₂的初期泄漏具有重要的意義和研究?jī)r(jià)值。本文首先研究了陽極氧化法中反應(yīng)電壓、反應(yīng)時(shí)間、電解液中水含量對(duì)TiO₂納米管形貌的影響。在此基礎(chǔ)上,優(yōu)化了合成的反應(yīng)參數(shù),制備出高度有序,長(zhǎng)度3-4μm,直徑100 nm的TiO₂納米管,并測(cè)試了其在空氣中對(duì)H₂的氣敏性能,同時(shí)對(duì)氣敏機(jī)理做了解釋。TiO₂納米管在200-350 ℃溫度范圍內(nèi),對(duì)H₂的選擇性最好,最適工作溫度為325℃,對(duì)300 ppm H₂響應(yīng)值為144。溫度檢測(cè)下限為200℃,濃度下限為20 ppm。但長(zhǎng)達(dá)幾百秒的恢復(fù)時(shí)間以及較高的工作溫度不利于在探測(cè)H₂方面的應(yīng)用。通過浸漬法制備... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２氣體傳感器的類別ｎ??

表面吸附空氣中的氧氣，氧氣從材料捕獲電子以產(chǎn)生〇２＿、〇？離子，造成材料電??子濃度降低導(dǎo)帶變窄，材料表面的電子密度減小而在材料的表面上形成電子耗盡??層，這些因素增加了金屬氧化物的基礎(chǔ)電阻。如圖１．３所示，以ｎ型半導(dǎo)體金屬??氧化物材料為例，當(dāng)表面控制金屬氧化物與１１２等還原性氣體接觸時(shí)，Ｈ２會(huì)與吸??附在材料表面上的氧離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)并釋放電子。材料的內(nèi)部電子密度增??力口，從而使材料本身的電阻降低，這個(gè)過程被稱為傳感器的響應(yīng)過程。當(dāng)還原氣??體中脫離材料時(shí)，材料表面繼續(xù)吸附氧氣，從材料中重新捕獲電子，此時(shí)，材料??的電子濃度降低，材料電阻增加這個(gè)過程被稱為傳感器的恢復(fù)過程。另外，??當(dāng)材料與氧化氣體接觸時(shí)，目標(biāo)氣體被吸附在金屬氧化物表面，從材料進(jìn)一步捕??獲電子導(dǎo)致ｎ型半導(dǎo)體的電阻繼續(xù)增加。反應(yīng)發(fā)生后，吸附在材料上的氧化性氣??體脫離材料表面，氧化性氣體從材料表面捕獲的電子被釋放回到

??除了協(xié)同效應(yīng)之外，兩種或更多種組分之間形成的異質(zhì)結(jié)也有助于提高復(fù)合??氣體傳感器的性能［３Ｇ＿３３１。如圖１．４所示，不同材料組分在空氣環(huán)境中會(huì)形成異質(zhì)??結(jié)勢(shì)壘，異質(zhì)結(jié)暴露于目標(biāo)氣體后勢(shì)壘會(huì)發(fā)生顯著的變化，因?yàn)椴牧献陨韺?dǎo)帶價(jià)??帶所含能量的不同，當(dāng)兩種不同的半導(dǎo)體材料復(fù)合時(shí)會(huì)導(dǎo)致材料的電子重新分??配，之后會(huì)在整個(gè)材料內(nèi)部達(dá)到平衡并形成電場(chǎng)，抑制或者有利于電子向特定方??向轉(zhuǎn)移的能力，從而提升材料的整體氣敏性能。復(fù)合材料中成分組成比例對(duì)材料??氣敏性能影響很大，改變復(fù)合材料中每種材料的比例都會(huì)造成氣敏性能產(chǎn)生很大??地改變。??Ｂｅｆｏｒｅ?Ｃｏｎｔａｃｔ?Ａｆｔｅｒ?Ｃｏｎｔａｃｔ??Ｏｆｐｋｔｉｏｎ??二德■?＿＿ｆ??（ａ）?（ｂ）?觀應(yīng)??（ｃ）?（ｄ）?Ａｃｃｕｍｄａｔｌｏｆｔ?Ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ??Ｅ?．．．．抑，??Ｅｃ??Ｈ—ｅ，?ｆＢ？??Ｆ?念??丨?Ｅ．—卜一—－ｔＳＭ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]金屬氧化物氣敏傳感器[J]. 劉湘軍,譚湘倩,浣石.  廣州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2007(05)
[2]氫氣爆炸特性研究(英文)[J]. Hidenori Matsui.  中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2005(06)
[3]一氧化碳傳感器的應(yīng)用與進(jìn)展[J]. 楊邦朝,段建華.  傳感器技術(shù). 2001(12)
[4]納米材料和納米結(jié)構(gòu)[J].   中國科學(xué)院院刊. 2001(06)
[5]γ-Fe2O3超微粉的制備及氣敏摻雜效應(yīng)研究新進(jìn)展[J]. 牛新書,徐葒,王新軍.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2000(04)
[6]CuO—ZnO異質(zhì)結(jié)氣體傳感器的敏感性能[J]. 胡英,周曉華,魏紅軍.  傳感器技術(shù). 2000(06)
[7]氣體傳感器的發(fā)展概況和發(fā)展方向[J]. 劉崇進(jìn),陳明光,貝承訓(xùn),倪新蕾,梁海生.  計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制. 1999(02)

博士論文
[1]TiO2納米管陣列的可控制備及氣敏性能研究[D]. 王巖.合肥工業(yè)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]SnO2基異質(zhì)結(jié)納米纖維的制備及氣敏性能研究[D]. 陳冬冬.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]基于摻雜、表面修飾及材料復(fù)合等方法提高氣體傳感器氣敏性能的研究[D]. 林穎.吉林大學(xué) 2016



本文編號(hào)：2990447