環(huán)境污染,特別是來自于工業(yè)排放、汽車尾氣排放和人為垃圾處理不當(dāng)造成的大氣污染,以及室內(nèi)有毒有害氣體的揮發(fā)和泄漏等,正在持續(xù)危害著人類的生命。此外,小型化、集成化、柔性化的發(fā)展對(duì)電子器件的室溫工作提出了更高的要求。因此,便攜式室溫氣體檢測(cè)技術(shù)的開發(fā)勢(shì)在必行。其中,光激發(fā)式氣體傳感器,因其高性能的室溫工作潛在性、低環(huán)境濕度依賴性、可柔性集成化以及能耗低等優(yōu)點(diǎn),在氣體檢測(cè)方面具有極大的應(yīng)用前景。然而,該類傳感技術(shù)起步較晚,技術(shù)背后還存在著許多科學(xué)性的問題,性能（特別是室溫可見光激發(fā)氣體傳感器）有待進(jìn)一步改善,并且應(yīng)用性開發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。對(duì)此,本文基于ZnO納米結(jié)構(gòu),從實(shí)驗(yàn)觀察和理論計(jì)算的角度詳細(xì)地揭示了室溫光激發(fā)氣體傳感技術(shù)相關(guān)的科學(xué)問題,并依據(jù)提出的理論開發(fā)了高性能的室溫光激發(fā)電阻式氣體傳感器。論文的主要研究內(nèi)容歸納如下:1.制備了一種基于ZnO納米晶膜的室溫紫外光激發(fā)化學(xué)電阻式氣體傳感器,并詳細(xì)地研究了膜厚的影響以及傳感器在各種條件下的氣體傳感特性。基于研究結(jié)果,闡述了紫外光照射下ZnO納米晶表面氣體分子的吸附行為。其中,紫外光誘導(dǎo)的化學(xué)吸附氧物種(O^-_2（ad...

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究工作背景與意義
    1.2 污染氣體危害及氣體傳感器分類
        1.2.1 污染氣體的危害
        1.2.2 氣體傳感器的分類
    1.3 室溫電阻式氣體傳感器的研究現(xiàn)狀
    1.4 光激發(fā)氣體傳感器的研究現(xiàn)狀
    1.5 論文的選題及主要研究工作
第二章 光激發(fā)電阻式氣體傳感器工作原理、制備工藝與測(cè)試方法
    2.1 光激發(fā)電阻式氣體傳感器原理
        2.1.1 金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏機(jī)理
        2.1.2 紫外光激發(fā)電阻式傳感器敏感原理
    2.2 傳感器的制備
        2.2.1 傳感器的功能器件
        2.2.2 基于氧化物納米顆粒的傳感器
        2.2.3 基ZnO納米棒的傳感器
    2.3 表征與測(cè)試方法
        2.3.1 材料的表征方法
        2.3.2 氣敏測(cè)試方法
    2.4 傳感器的主要參數(shù)及性能優(yōu)化方法
        2.4.1 光激發(fā)電阻式氣體傳感器的主要參數(shù)
        2.4.2 光激發(fā)電阻式氣體傳感器性能的優(yōu)化方法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 室溫光激發(fā)下ZnO納米晶表面的氣體吸附行為研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 試劑及相關(guān)儀器
        3.2.2 ZnO納米晶制備
        3.2.3 傳感器器件制備及氣敏測(cè)試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 ZnO納米晶的微結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能
        3.3.2 敏感膜厚度對(duì)形貌及NO₂敏感特性的影響
        3.3.3 背景氣體中氧氣含量對(duì)NO₂響應(yīng)的影響
        3.3.4 有無氧存在下其它氣體的響應(yīng)特性
        3.3.5 ZnO納米晶表面氣體吸附行為及敏感機(jī)理
    3.4 本章小結(jié)
第四章 一維ZnO納米結(jié)構(gòu)形貌和表面態(tài)對(duì)室溫光激發(fā)氣敏性能的影響研究..
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)及計(jì)算部分
        4.2.1 試劑及相關(guān)儀器
        4.2.2 ZnO納米棒陣列膜制備及后處理
        4.2.3 傳感器器件制備與氣敏測(cè)試
        4.2.4 密度泛函理論(DFT)計(jì)算
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 形貌和缺陷可調(diào)節(jié)的ZnO納米棒
        4.3.2 缺陷的空間分布及結(jié)構(gòu)
        4.3.3 缺陷誘導(dǎo)的光學(xué)吸收特性
        4.3.4 室溫光激發(fā)氣敏特性
        4.3.5 表面反應(yīng)機(jī)理
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于表面缺陷可調(diào)ZnO顆粒的室溫紫外光激發(fā)電阻式NO₂傳感器制備及其性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 試劑及相關(guān)儀器
        5.2.2 ZnO納米粉末處理
        5.2.3 傳感器制備及氣敏測(cè)試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 材料的微結(jié)構(gòu)與形貌
        5.3.2 材料表面氧空位缺陷
        5.3.3 材料的光學(xué)特性
        5.3.4 室溫紫外光激發(fā)NO₂氣敏特性
    5.4 本章小結(jié)
第六章 基于Ag-ZnO納米結(jié)構(gòu)室溫可見光激發(fā)電阻式NO₂傳感器制備及其性能研究
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 試劑及相關(guān)儀器
        6.2.2 Ag修飾ZnO納米顆粒的制備
        6.2.3 傳感器制備及氣敏測(cè)試
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 敏感材料表征
        6.3.2 光激發(fā)NO₂敏感性能與增強(qiáng)機(jī)理
        6.3.3 光波長的影響及應(yīng)用性
        6.3.4 濕度的影響
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 論文工作總結(jié)
    7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 前景展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的成果



本文編號(hào)：4044055