二氧化錫(SnO₂)是一種寬帶系的N型半導(dǎo)體材料,作為第一個投入商用的透明導(dǎo)電材料,在氣敏傳感器行業(yè)中是應(yīng)用最為廣泛,最有前途的材料之一。其成本低,制備簡易,本身具有較好的物理化學(xué)性質(zhì),但是同樣存在工作溫度較高,氣體選擇性差的缺點。通過對SnO₂納米材料進行ZIF-8/7改性,借助其大比表面積、多孔篩分等特性,可進一步改善和提高純SnO₂的氣敏性能。本文以SnO₂作為研究材料,主要的研究成果如下所示:1.采用簡單的水熱法,在Al₂O₃陶瓷管襯底表面直接生長致密、均勻且不易團聚的二維SnO₂納米片。經(jīng)過大范圍的溫度測試,可以發(fā)現(xiàn)其在280℃下,對二氧化氮(NO₂)具有最好的氣敏性能,響應(yīng)約為41。2.SnO₂與ZIF-8多孔框架材料構(gòu)筑復(fù)合氣敏材料。通過控制不同的生長溫度、生長時間、鋅源以及配體用量來探索ZIF-8@SnO₂復(fù)合氣敏材料的最佳生長條件。并在此基礎(chǔ)上,通過調(diào)...

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 氣敏傳感器簡介
        1.1.1 氣敏傳感器的分類
        1.1.2 氣敏傳感器的研究進展
        1.1.3 氣敏傳感器的工作原理
    1.2 SnO₂納米材料研究現(xiàn)狀
        1.2.1 SnO₂材料的概論
        1.2.2 SnO₂材料的制備方法
        1.2.3 SnO₂基氣敏傳感器的研究現(xiàn)狀
    1.3 金屬有機框架材料
        1.3.1 MOFs材料的概述
        1.3.2 MOFs材料的分類與制備方法
        1.3.3 ZIFs材料的概述
    1.4 測試氣體
        1.4.1 三乙胺氣體簡介
        1.4.2 二氧化氮氣體簡介
    1.5 本論文研究內(nèi)容
第二章 實驗方案設(shè)計與研究方法
    2.1 實驗原材料和相關(guān)設(shè)備
    2.2 材料表征手段
        2.2.1 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和能譜分析(EDS)
        2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.3 傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)
        2.2.4 綜合熱分析(TG-DTA和 TG-DSC)
        2.2.5 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.6 比表面積和孔徑分析(BET)
    2.3 氣敏性能測試
        2.3.1 氣敏測試系統(tǒng)
        2.3.2 氣敏測試內(nèi)容
第三章 Modified-ZIF-8@SnO₂氣敏材料的合成及其氣敏性能的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 陶瓷管和陶瓷片的清洗
        3.2.2 SnO₂納米棒在陶瓷片上的原位合成
        3.2.3 2-甲基咪唑混合溶液預(yù)處理
        3.2.4 ZIF-8@SnO₂ 復(fù)合材料原位生長的合成條件探索
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 生長溫度對陶瓷片上ZIF-8@SnO₂氣敏材料形貌的影響
        3.3.2 生長時間對陶瓷片上ZIF-8@SnO₂氣敏材料形貌的影響
        3.3.3 Zn源對陶瓷片上ZIF-8@SnO₂氣敏材料形貌的影響
        3.3.4 配體用量對陶瓷片上ZIF-8@SnO₂氣敏材料形貌的影響
        3.3.5 在陶瓷管上直接生長SnO₂納米片
        3.3.6 配體用量對陶瓷管上ZIF-8@SnO₂氣敏材料形貌的影響
        3.3.7 陶瓷管上樣品的斷面表征
        3.3.8 溶劑對陶瓷管上ZIF-8@SnO₂氣敏材料形貌的影響
        3.3.9 氨水改性對陶瓷管上ZIF-8@SnO₂氣敏材料形貌的影響
        3.3.10 ZIF-8 粉末的XRD表征
        3.3.11 ZIF-8粉末的綜合熱分析
        3.3.12 氣敏性能測試
        3.3.13 Modified-ZIF-8@SnO₂ 復(fù)合材料氣敏性能機理討論
    3.4 小結(jié)
第四章 Modified-ZIF-7@SnO₂氣敏材料的合成及其氣敏性能的研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 SnO₂納米片在陶瓷管上的制備
        4.2.2 苯并咪唑甲醇溶液預(yù)處理
        4.2.3 ZIF-7@SnO₂ 復(fù)合材料的制備
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 生長溫度對陶瓷管上ZIF-7@SnO₂氣敏材料形貌的影響
        4.3.2 生長時間對陶瓷管上ZIF-7@SnO₂氣敏材料形貌的影響
        4.3.3 不同溶劑對陶瓷管上ZIF-7@SnO₂氣敏材料形貌的影響
        4.3.4 后修飾對陶瓷管上ZIF-7@SnO₂氣敏材料形貌的影響
        4.3.5 ZIF-7 粉末的XRD表征
        4.3.6 ZIF-7粉末的綜合熱分析
        4.3.7 氣敏性能測試
        4.3.8 Modified-ZIF-7@SnO₂ 復(fù)合材料氣敏性能機理討論
    4.4 小結(jié)
第五章 暴露{200}晶面的SnO₂納米棒的制備及其氣敏性能的研究
    5.1 引言
    5.2 實驗部分
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 鹽酸用量對SnO₂納米棒形貌的影響
        5.3.2 SnO₂ 粉末的XRD表征
        5.3.3 SnO₂粉末的綜合熱分析
        5.3.4 煅燒前后SnO₂粉末的FTIR表征
        5.3.5 SnO₂ 粉末的BET測試
        5.3.6 氣敏性能測試
        5.3.7 暴露{200}晶面的SnO₂納米棒氣敏性能機理討論
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
附錄



本文編號：3826332