二氧化氮（NO2）是一種典型的大氣污染氣體,在工業(yè)廢氣、汽車尾氣排放及農(nóng)業(yè)焚燒過程中有大量的NO2產(chǎn)生。NO2在大氣反應(yīng)場中有助于PM2.5的二次顆粒物的形成,是霧霾的主要成因之一,它也是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的主要原因,嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。另外,NO2還會(huì)刺激呼吸系統(tǒng),危害身體健康。因此,開發(fā)高性能NO2氣體傳感器對于身體健康以及環(huán)境保護(hù)都意義重大。半導(dǎo)體金屬氧化物傳感器由于其靈敏度高、響應(yīng)恢復(fù)速度快等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。氧化銦（In2O3）是典型的n型半導(dǎo)體氧化物,其對NO2具有較高的選擇性響應(yīng)能力。但純半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器的工作溫度往往較高,不利于低能耗氣敏元件的開發(fā)。石墨烯自發(fā)現(xiàn)以來備受熱議,其優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)及巨大的比表面積,有利于氣體傳感器室溫工作,然而石墨烯片層間存在較強(qiáng)的相互作用力,易于聚集堆疊,影響氣敏性能。通過石墨烯與半導(dǎo)體氧化物的復(fù)合,可以防止石墨烯片層堆疊,是改善室溫傳感材料敏感性能的有效途徑。為了滿足實(shí)際應(yīng)用中對傳感器高靈敏度的需求,本論文中分別制備了兩種不同分級(jí)結(jié)構(gòu)In2O3與石墨烯的復(fù)合材料以及石墨烯氣凝膠支撐的In2O3復(fù)合材料,通過復(fù)合材料的協(xié)同效應(yīng)提升... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體電阻型氣敏元件結(jié)構(gòu)示意圖

與氣體分壓以及工作溫度，對比不同溫度下的響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間和靈敏度后，確佳工作溫度范圍為 150-200℃[8]。Marzbanrad E.等人通過交流電泳沉積法（EP交流電頻率為變量制備了一系列 In2O3材料，并與沉積法（Sedimentation）的元件進(jìn)行對比，EPD 制備的器件對于 NO2的氣敏性質(zhì)更佳，在 200℃下對pm NO2的靈敏度約為 4[9]。徐甲強(qiáng)教授及其團(tuán)隊(duì)通過溶劑熱方法制備了多孔玉型 In2O3納米片，其在 250℃對 50 ppm NO2的靈敏度達(dá)到 164，與無孔的型 In2O3納米片相對，氣敏性質(zhì)提升了 2 倍[10]。吉林大學(xué)先進(jìn)傳感技術(shù)研究用水熱法制備了中空 In2O3微球，并探究了隨著水熱反應(yīng)的進(jìn)行其形貌的演程，最終得到的 In2O3中空微球?qū)?500 ppb NO2的靈敏度達(dá)到 320，且工作溫低（80℃）[11]。還分別采用維他命 C 輔助微波水熱法以及溶劑熱法，制備了狀、棒花狀以及片花狀 In2O3材料（如圖 1.2），這些材料對 NO2的響應(yīng)都很，對 1 ppm NO2的靈敏度都高于 100[12]-[14]。

圖 1.3 還原氧化法制備石墨烯示意圖[22]理論上石墨烯是碳原子以六方蜂窩狀結(jié)構(gòu)組成的單層薄膜，而通過上述方法制得的材料都存在些許缺陷。氧化還原法的還原步驟不能完全將 GO 上存在的含氧基團(tuán)全部去除，制得的 rGO 只能稱為廣義的石墨烯，其導(dǎo)電性能不如理想石


本文編號(hào)：3477015