氣體傳感器在環(huán)境監(jiān)測、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、藥物、能源、軍事及公共安全等各方面都有十分重要應(yīng)用。石墨烯是一種極具潛力的氣敏材料,一方面在于石墨烯的常溫導(dǎo)電性使得它能夠在室溫下進(jìn)行工作,另一方面在于它的高表面積為氣體傳感提供了相當(dāng)多的活性位點(diǎn)。但同時(shí),石墨烯在氣體傳感領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中也遇到了一些問題。首先,石墨烯能夠同時(shí)對(duì)多種氣體進(jìn)行吸附,故而無法對(duì)不同氣體呈現(xiàn)出比較好的選擇性。其次,石墨烯在敏感的同時(shí),也比較脆弱,一旦損壞,極難修復(fù),這會(huì)使得器件的整體穩(wěn)定性大大降低,嚴(yán)重阻礙了石墨烯氣體傳感器的實(shí)際應(yīng)用。最后,獲得單層或幾層的石墨烯均勻涂布的傳感器件也并非易事,在溶液干燥的過程中,納米材料會(huì)發(fā)生團(tuán)聚,咖啡環(huán)效應(yīng)也會(huì)使得納米材料在器件表面的分布不均一,從而對(duì)器件性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為了解決上述的這些問題,本論文提出了一種基于還原氧化石墨烯的三維核殼結(jié)構(gòu)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)并用于氣體傳感領(lǐng)域,針對(duì)不同氣體對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和組成上的調(diào)整和優(yōu)化。具體的研究成果如下:1、首次設(shè)計(jì)了氧化石墨烯包覆二氧化硅球（SiO₂@GO）三維核殼結(jié)構(gòu),并通過簡單的熱還原的手段得到石墨烯包覆二氧化硅球（SiO

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：166 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氣體傳感器的分類及工作原理
        1.2.1 基于電信號(hào)的氣體傳感器
        1.2.2 基于光信號(hào)的氣體傳感器
        1.2.3 基于聲信號(hào)的氣體傳感器
        1.2.4 基于質(zhì)量與形變的氣體傳感器
    1.3 半導(dǎo)體氣體傳感器
        1.3.1 半導(dǎo)體氣體傳感器簡介
        1.3.2 半導(dǎo)體納米材料的優(yōu)勢
        1.3.3 半導(dǎo)體納米材料在氣體傳感器中的應(yīng)用
    1.4 石墨烯材料的介紹及制備方法
        1.4.1 石墨烯簡介
        1.4.2 石墨烯的制備方法
    1.5 石墨烯在氣體傳感領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 石墨烯的傳感機(jī)理
        1.5.2 基于本征石墨烯的氣體傳感器
        1.5.3 基于功能化石墨烯的氣體傳感器
        1.5.4 基于石墨烯復(fù)合材料的氣體傳感器
    1.6 論文立題意義和研究內(nèi)容
        1.6.1 立題意義
        1.6.2 研究內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
第二章 還原氧化石墨烯導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)調(diào)控及氣敏特性
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和原料
2@RGO納米材料及器件的制備">    2.3 SiO₂@RGO納米材料及器件的制備
2納米球的制備">        2.3.1 SiO₂納米球的制備
2@GO納米核殼復(fù)合材料的制備">        2.3.2 SiO₂@GO納米核殼復(fù)合材料的制備
        2.3.3 氣敏元件的制備
    2.4 樣品表征
    2.5 氣敏性能測試方法
        2.5.1 氣敏性能測試
        2.5.2 氣敏材料的有效表面積測試
    2.6 結(jié)果與討論
2@TRGO的制備原理">        2.6.1 SiO₂@TRGO的制備原理
2@TRGO的表征">        2.6.2 SiO₂@TRGO的表征
2@TRGO的氣敏性能">        2.6.3 SiO₂@TRGO的氣敏性能
    2.7 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 化學(xué)還原氧化石墨烯三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)及氣敏特性
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和原料
2@RGO納米材料及器件的制備">    3.3 SiO₂@RGO納米材料及器件的制備
2納米球的制備">        3.3.1 SiO₂納米球的制備
2@GO納米核殼復(fù)合材料的制備">        3.3.2 SiO₂@GO納米核殼復(fù)合材料的制備
        3.3.3 氣敏元件的制備
    3.4 樣品表征
    3.5 氣敏性能測試方法
    3.6 結(jié)果與討論
2@CRGO的制備原理">        3.6.1 SiO₂@CRGO的制備原理
2@CRGO的表征">        3.6.2 SiO₂@CRGO的表征
2@CRGO的氣敏性能">        3.6.3 SiO₂@CRGO的氣敏性能
    3.7 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 二氧化錫@還原氧化石墨烯核殼三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及氣敏特性
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和原料
2@TRGO的制備">    4.3 SnO₂@TRGO的制備
2納米球的制備">        4.3.1 SnO₂納米球的制備
2@GO的制備">        4.3.2 SnO₂@GO的制備
2@TRGO的制備">        4.3.3 SnO₂@TRGO的制備
2@TRGO氣敏元件的制備">        4.3.4 SnO₂@TRGO氣敏元件的制備
    4.4 樣品表征
    4.5 氣敏性能測試方法
    4.6 結(jié)果與討論
2@TRGO的制備原理">        4.6.1 SnO₂@TRGO的制備原理
2@TRGO的表征">        4.6.2 SnO₂@TRGO的表征
2@TRGO的氣敏性能">        4.6.3 SnO₂@TRGO的氣敏性能
2@TRGO的氣敏提升機(jī)理">        4.6.4 SnO₂@TRGO的氣敏提升機(jī)理
    4.7 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 二氧化錫/石墨烯復(fù)合材料對(duì)二氧化氮?dú)饷粜阅艿睦碚撃M
    5.1 引言
    5.2 計(jì)算方法
2在其表面的吸附">    5.3 石墨烯模型的優(yōu)化及其NO₂在其表面的吸附
2模型的優(yōu)化及其NO₂在其表面的吸附">    5.4 SnO₂模型的優(yōu)化及其NO₂在其表面的吸附
2/GR復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及NO₂在其表面的吸附">    5.5 SnO₂/GR復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及NO₂在其表面的吸附
2/GR復(fù)合材料表面NO₂的吸附">        5.5.1 單層SnO₂/GR復(fù)合材料表面NO₂的吸附
2/GR復(fù)合材料表面NO₂的吸附">        5.5.2 多層SnO₂/GR復(fù)合材料表面NO₂的吸附
    5.6 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
致謝
攻讀博士學(xué)位期間的文章、專利



本文編號(hào)：3156224