本論文采用模板法、水熱法和超聲化學(xué)沉積法制備出三種基于ZnO或者SnO2的氣敏材料,考察了制備材料的結(jié)構(gòu)特性和氣敏性能,具體研究內(nèi)容如下:以有序多孔ZnO為前驅(qū)體,采用水熱法制備出一種新穎的三維球花狀有序介孔ZnO材料,該球花狀ZnO的表面分布著直徑為5.2 nm的有序介孔,這種多孔結(jié)構(gòu)使得材料的比表面積達(dá)到108.69 m2·g-1。在室溫下,該球花狀ZnO氣敏材料對NOx氣體表現(xiàn)出優(yōu)異的氣敏響應(yīng),其對100 ppm NOx氣體的氣敏響應(yīng)可以達(dá)到68.9%,響應(yīng)時(shí)間僅為6 s,檢出限低至1 ppm。這打破了純ZnO氣敏材料只有在相對較高的溫度下才能夠?qū)Ox氣體呈現(xiàn)出氣敏響應(yīng)的傳統(tǒng)。以有序多孔ZnO為基體,采用超聲化學(xué)沉積法制備出具有p-n異質(zhì)結(jié)的有序多孔Cr2O3/ZnO氣敏材料,探究了不同超聲化學(xué)沉積時(shí)間對材料氣敏性能的影響。當(dāng)超聲化學(xué)沉積時(shí)間為2 h時(shí),所制備的有序多孔Cr2O3/ZnO復(fù)合材料在室溫下對NOx氣體具有優(yōu)異的氣敏響應(yīng)。當(dāng)NOx氣體的濃度為100 ppm時(shí),氣敏響應(yīng)可以達(dá)到86.7%,響應(yīng)時(shí)間僅4 s,檢出限低至0.05 ppm。該Cr2O3/ZnO材料優(yōu)異的氣敏...

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 氣體傳感器
        1.2.1 氣體傳感器的分類
        1.2.2 金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器
    1.3 ZnO和SnO₂氣敏材料
        1.3.1 ZnO和SnO₂氣敏材料的制備方法
        1.3.2 提高ZnO和SnO₂氣敏材料性能的方法
    1.4 多孔材料
        1.4.1 介孔材料概述
        1.4.2 介孔材料的制備方法
        1.4.3 介孔材料的應(yīng)用
    1.5 本論文的研究目的和意義
    1.6 本論文的研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器和測試表征方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備
    2.3 表征方法
        2.3.1 X射線衍射(XRD)分析
        2.3.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)和能量色散譜(EDS)分析
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)分析
        2.3.4 氮?dú)馕?解吸附測試分析
    2.4 氣敏性能測試
        2.4.1 室溫條件下的氣敏性能測試
        2.4.2 高溫條件下的氣敏性能測試
        2.4.3 氣敏性能測試的操作流程和計(jì)算方法
第3章 三維球花狀有序多孔ZnO氣敏材料的制備及性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 有序多孔ZnO前驅(qū)體的制備
        3.2.2 有序多孔ZnO氣敏材料的制備
    3.3 有序多孔ZnO氣敏材料的形貌分析
        3.3.1 SSA/ZnO-pH-150-6樣品的形貌分析
        3.3.2 SSA/ZnO-10-T-t樣品的形貌分析
        3.3.3 ZnO-10-T-t樣品的形貌分析
    3.4 球花狀有序多孔ZnO氣敏材料的生長機(jī)理
    3.5 球花狀有序多孔ZnO氣敏材料的結(jié)構(gòu)表征
        3.5.1 X射線衍射分析和元素分布分析
        3.5.2 氮?dú)馕?解吸附測試分析
        3.5.3 XPS能譜分析
        3.5.4 光致發(fā)光(PL)光譜分析
        3.5.5 紫外-可見吸收光譜分析
        3.5.6 ZnO-10-170-6樣品的TEM和HRTEM分析
    3.6 球花狀有序多孔ZnO氣敏材料對NO_x的氣敏性能測試
    3.7 球花狀有序多孔ZnO氣敏材料的氣敏機(jī)理
    3.8 本章小結(jié)
第4章 Cr₂O₃薄膜修飾的有序多孔ZnO氣敏材料的制備及性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 有序多孔ZnO基體的制備
        4.2.2 硅烷偶聯(lián)劑一次改性
        4.2.3 有序多孔Cr₂O₃/ZnO復(fù)合氣敏材料的制備
    4.3 有序多孔Cr₂O₃/ZnO復(fù)合氣敏材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        4.3.1 X射線衍射分析
        4.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        4.3.3 XPS和EDS能譜分析
        4.3.4 元素分布分析
        4.3.5 TEM和HRTEM分析
        4.3.6 氮?dú)馕?解吸附測試分析
    4.4 有序多孔Cr₂O₃/ZnO復(fù)合氣敏材料對NO_x的氣敏性能研究
    4.5 有序多孔Cr₂O₃/ZnO復(fù)合氣敏材料的氣敏機(jī)理
    4.6 本小結(jié)
第5章 蘆薈狀有序多孔SnO₂氣敏材料的制備及性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
    5.3 有序多孔SnO₂氣敏材料最佳制備條件的探究
    5.4 有序多孔SnO₂氣敏材料的形貌分析
        5.4.1 不同水熱時(shí)間樣品(SnO₂-12-150-t)的形貌分析
        5.4.2 不同水熱溫度樣品(SnO₂-12-T-6)的形貌分析
        5.4.3 不同pH樣品(SnO₂-pH-160-6)的形貌分析
    5.5 蘆薈狀有序多孔SnO₂氣敏材料的結(jié)構(gòu)表征
        5.5.1 X射線衍射與EDS能譜分析
        5.5.2 氮?dú)馕?解吸附測試分析
        5.5.3 TEM和HRTEM分析
        5.5.4 SAXRD衍射分析
    5.6 蘆薈狀有序多孔SnO₂氣敏材料對H₂S的氣敏性能研究
    5.7 蘆薈狀有序多孔SnO₂氣敏材料的氣敏機(jī)理
    5.8 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)
        6.1.1 結(jié)論
        6.1.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單
致謝



本文編號：3791194