基于二氧化鈦納米管氣敏材料的制備及其性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-04-29 09:52
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中的氮氧化物(NOx)、碳氧化物(COx)、硫氧化物(SOx)以及O3等空氣污染物,對(duì)保護(hù)人類免受身體傷害至關(guān)重要。在這些有害氣體中NOx作為主要有害氣體成分之一,它可以引起酸雨和光化學(xué)煙霧,威脅人們的生活環(huán)境,嚴(yán)重危害人們的健康。NO2作為NOx中的主要成分,我們則重點(diǎn)監(jiān)測(cè)其在我們生活空間的濃度。因此,研究具有高響應(yīng)性能的NO2傳感器是目前研究者們關(guān)注的熱點(diǎn)。在NO2氣體傳感器中,敏感材料的設(shè)計(jì)以及構(gòu)建是NO2氣體傳感器響應(yīng)性能的關(guān)鍵所在。因此,制備性能優(yōu)異的NO2氣體敏感材料是提高NO2傳感器響應(yīng)性能的有效途徑之一。二氧化鈦具有無(wú)污染、受激發(fā)可產(chǎn)生光生電子以及制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn),是氣體傳感器制備中的一種理想材料。與現(xiàn)階段所正在研究中的其他金屬氧化物半導(dǎo)體相比,以TiO2為基體的氣體傳感器在實(shí)驗(yàn)制備過(guò)程中有著工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),使得它可以大規(guī)模的應(yīng)用于氣體傳感材料等相關(guān)領(lǐng)域。但是,TiO<...
【文章來(lái)源】:石河子大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:78 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 金屬氧化物半導(dǎo)體基氣體傳感器簡(jiǎn)介
1.2.1 金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的研究現(xiàn)狀
1.2.2 金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的主要性能參數(shù)
1.2.3 提升金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器性能的主要方法
1.3 金屬氧化物半導(dǎo)體的氣敏機(jī)理
1.3.1 表面吸附控制型
1.3.2 體電阻控制型
1.3.3 氧離子陷阱勢(shì)壘模型
1.3.4 吸附氧理論
1.4 二氧化鈦(TiO_2)在氣敏傳感器領(lǐng)域中的研究現(xiàn)狀
1.4.1TiO_2簡(jiǎn)介
1.4.2 TiO_2基氣敏傳感器研究現(xiàn)狀
1.4.3 TiO_2基氣敏傳感器研究所面臨的問(wèn)題
1.5 本論文的科學(xué)思想、研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線
1.5.1 科學(xué)思想
1.5.2 研究?jī)?nèi)容
1.5.3 技術(shù)路線
第二章 實(shí)驗(yàn)原料,設(shè)備及表征手段
2.1 實(shí)驗(yàn)原料
2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
2.3 實(shí)驗(yàn)部分
2.3.1 TiO_2納米管的制備
2.3.2 碳纖維的制備
2.3.3 氧化石墨烯(GO)的制備
2.3.4 傳感器的組裝
2.4 表征手段
2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
2.4.2 透射電子顯微鏡(TEM)
2.4.3 傳感器性能測(cè)試曲線
2.4.4 X射線衍射測(cè)試(XRD)
2.4.5 電子順磁共振波譜測(cè)試(EPR)
2.4.6 接觸角測(cè)試儀(UV-vis)
2.4.7 穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀(PL)
2.4.8 X射線光電子能譜(XPS)
第三章 碳摻雜二氧化鈦納米管的制備及其氣敏性能研究
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)部分
3.2.1 C納米線(CNWs)的制備
3.2.2 C摻雜TiO_2納米管(C/TNTs)的制備
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 CNWs和C/TNTs的形貌表征
3.3.2 C/TNTs的XPS表征
3.3.3 C/TNTs的XRD表征
3.3.4 C/TNTs的電子順磁共振(EPR)表征
3.3.5 C/TNTs對(duì)NO_2氣敏性能的研究
3.4 本章小結(jié)
第四章 TiO_2納米管/g-C_3N_4量子點(diǎn)/rGO納米復(fù)合材料用于NO_2的ppb級(jí)檢測(cè)
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)部分
4.2.1 TNTs/g-C_3N_4QDs的制備
4.2.2 TNTs/g-C_3N_4QDs/rGO的制備
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 TNTs/g-C_3N_4QDs/rGO的形貌表征
4.3.2 TNTs/g-C_3N_4QDs/rGO的XRD表征
4.3.3 TNTs/g-C_3N_4QDs/rGO的EPR和XPS表征
4.3.4 TNTs/g-C_3N_4QDS/rGO的光電性能表征
4.3.5 TNTs/g-C_3N_4QDS/rGO對(duì)NO_2氣敏性能的研究
4.4 本章小結(jié)
第五章 新型抗?jié)袢嵝詡鞲衅鱐NTs/CdS QDs/APTES
5.1 引言
5.2 實(shí)驗(yàn)部分
5.2.1 TNTs/ CdS QDs的制備
5.2.2 TNTs/ CdS QDs/APTES異質(zhì)結(jié)的制備
5.3 結(jié)果與討論
5.3.1 TNTs/g-C_3N_4QDs/rGO的形貌表征
5.3.2 TNTs/CdS QDs/APTES的XRD&ATR表征
5.3.3 TNTs/CdS QDs/APTES的HR-TEM&EDS表征
5.3.4 TNTs/CdS QDs/APTES的EPR表征
5.3.5 TNTs/CdS QDs/APTES的XPS表征
5.3.6TNTs/CdS QDs/APTES的Linear sweep voltammetry (LSV) test表征
5.3.7 TNTs/CdS QDs/APTES對(duì)NO_2氣敏性能的研究
5.3.8 TNTs/CdS QDs/APTES對(duì)NO_2氣敏性能機(jī)理的探究
5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
6.1 全文結(jié)論
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
導(dǎo)師評(píng)閱表
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]γ—Fe2O3的CO氣敏特性的研究[J]. 吳家琨,孫良彥. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 1997(01)
本文編號(hào):3167312
【文章來(lái)源】:石河子大學(xué)新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:78 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 金屬氧化物半導(dǎo)體基氣體傳感器簡(jiǎn)介
1.2.1 金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的研究現(xiàn)狀
1.2.2 金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器的主要性能參數(shù)
1.2.3 提升金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器性能的主要方法
1.3 金屬氧化物半導(dǎo)體的氣敏機(jī)理
1.3.1 表面吸附控制型
1.3.2 體電阻控制型
1.3.3 氧離子陷阱勢(shì)壘模型
1.3.4 吸附氧理論
1.4 二氧化鈦(TiO_2)在氣敏傳感器領(lǐng)域中的研究現(xiàn)狀
1.4.1TiO_2簡(jiǎn)介
1.4.2 TiO_2基氣敏傳感器研究現(xiàn)狀
1.4.3 TiO_2基氣敏傳感器研究所面臨的問(wèn)題
1.5 本論文的科學(xué)思想、研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線
1.5.1 科學(xué)思想
1.5.2 研究?jī)?nèi)容
1.5.3 技術(shù)路線
第二章 實(shí)驗(yàn)原料,設(shè)備及表征手段
2.1 實(shí)驗(yàn)原料
2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
2.3 實(shí)驗(yàn)部分
2.3.1 TiO_2納米管的制備
2.3.2 碳纖維的制備
2.3.3 氧化石墨烯(GO)的制備
2.3.4 傳感器的組裝
2.4 表征手段
2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
2.4.2 透射電子顯微鏡(TEM)
2.4.3 傳感器性能測(cè)試曲線
2.4.4 X射線衍射測(cè)試(XRD)
2.4.5 電子順磁共振波譜測(cè)試(EPR)
2.4.6 接觸角測(cè)試儀(UV-vis)
2.4.7 穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀(PL)
2.4.8 X射線光電子能譜(XPS)
第三章 碳摻雜二氧化鈦納米管的制備及其氣敏性能研究
3.1 引言
3.2 實(shí)驗(yàn)部分
3.2.1 C納米線(CNWs)的制備
3.2.2 C摻雜TiO_2納米管(C/TNTs)的制備
3.3 結(jié)果與討論
3.3.1 CNWs和C/TNTs的形貌表征
3.3.2 C/TNTs的XPS表征
3.3.3 C/TNTs的XRD表征
3.3.4 C/TNTs的電子順磁共振(EPR)表征
3.3.5 C/TNTs對(duì)NO_2氣敏性能的研究
3.4 本章小結(jié)
第四章 TiO_2納米管/g-C_3N_4量子點(diǎn)/rGO納米復(fù)合材料用于NO_2的ppb級(jí)檢測(cè)
4.1 引言
4.2 實(shí)驗(yàn)部分
4.2.1 TNTs/g-C_3N_4QDs的制備
4.2.2 TNTs/g-C_3N_4QDs/rGO的制備
4.3 結(jié)果與討論
4.3.1 TNTs/g-C_3N_4QDs/rGO的形貌表征
4.3.2 TNTs/g-C_3N_4QDs/rGO的XRD表征
4.3.3 TNTs/g-C_3N_4QDs/rGO的EPR和XPS表征
4.3.4 TNTs/g-C_3N_4QDS/rGO的光電性能表征
4.3.5 TNTs/g-C_3N_4QDS/rGO對(duì)NO_2氣敏性能的研究
4.4 本章小結(jié)
第五章 新型抗?jié)袢嵝詡鞲衅鱐NTs/CdS QDs/APTES
5.1 引言
5.2 實(shí)驗(yàn)部分
5.2.1 TNTs/ CdS QDs的制備
5.2.2 TNTs/ CdS QDs/APTES異質(zhì)結(jié)的制備
5.3 結(jié)果與討論
5.3.1 TNTs/g-C_3N_4QDs/rGO的形貌表征
5.3.2 TNTs/CdS QDs/APTES的XRD&ATR表征
5.3.3 TNTs/CdS QDs/APTES的HR-TEM&EDS表征
5.3.4 TNTs/CdS QDs/APTES的EPR表征
5.3.5 TNTs/CdS QDs/APTES的XPS表征
5.3.6TNTs/CdS QDs/APTES的Linear sweep voltammetry (LSV) test表征
5.3.7 TNTs/CdS QDs/APTES對(duì)NO_2氣敏性能的研究
5.3.8 TNTs/CdS QDs/APTES對(duì)NO_2氣敏性能機(jī)理的探究
5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
6.1 全文結(jié)論
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介
導(dǎo)師評(píng)閱表
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]γ—Fe2O3的CO氣敏特性的研究[J]. 吳家琨,孫良彥. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 1997(01)
本文編號(hào):3167312
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