本文關鍵詞：石墨烯基鉑納米復合材料電流型氫氣傳感器的工藝設計與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球經濟和城鎮(zhèn)化建設的高速發(fā)展,人們對能源的需求量日益增加,致使枯竭的石化資源難以滿足人類發(fā)展的需要,因此清潔能源的開發(fā)和利用成為了當務之急。氫氣作為一種理想的清潔能源氣體,用途廣泛,可用作高能燃料焊接或切割金屬;利用其還原性在冶金工業(yè)中提煉貴金屬;化工生產中氫氣可作為重要的化工原料。然而,氫氣是一種無色無味氣體,人體感覺器官無法發(fā)現,且易燃易爆,遇火種時在空氣中的爆炸極限范圍廣、下限低。出于安全考慮,在氫氣的應用場所,必須嚴格監(jiān)控其泄漏情況。因此,為了確保氫氣在這些領域可以安全的使用,制備出靈敏度高、測量準確、響應快、穩(wěn)定性好的傳感器用來探測氫氣濃度具有重要的作用。電化學型氫氣傳感器安全可靠、測量準確、響應快和功耗低等優(yōu)點被廣泛應用到氫氣的檢測中。本論文通過研究傳感器電極制作工藝和組裝,得出新型的電流型氣體傳感器制作流程。此外,采用濕化學方法制備石墨烯-鉑(GS-Pt)納米復合材料開展對電流型氫氣傳感器的一系列研究工作。主要工作按以下兩部分進行:一、采用傳統(tǒng)催化劑Pt-Ru納米材料研究了電流型氣體傳感器的擴散電極制作工藝、傳感器組裝與測試。根據文獻報道的研究方法作為基礎,通過改進實驗過程和參數獲得多孔擴散電極,這種電極其表面催化劑具有均勻連續(xù)分布、機械強度高等特點。按照新組裝方法制作出的傳感器,利用氧化硅隔膜將三電極分開,提高了傳感器的穩(wěn)定性。獲得的傳感器具有高靈敏度、高穩(wěn)定性以及快速響應/恢復等優(yōu)點。經過測試、優(yōu)化后,將性能優(yōu)異的傳感器與外電路板組成手持便攜式氣體檢測報警器,這將為以后電化學氣體傳感器的生產制造提供幫助。二、采用溫和的濕化學方法制備石墨烯,通過一步還原法將Pt納米顆粒修飾到石墨烯表面,制備出GS-Pt復合納米材料,并構造成新型電流型氫氣傳感器。該方法制作的傳感器電極Pt的載量只有0.8 mg/cm2,相對于商業(yè)傳感器大幅降低了貴金屬Pt的使用量,但仍表現出高的氣敏性能,靈敏度達到162 nA/ppm,檢測下限低至1.5 ppm,響應時間僅為20 s,并且該傳感器還表現出良好的線性關系、重復性和選擇性。出現上述優(yōu)異性能的原因可能是石墨烯本身具有氣敏性能、導電性和為Pt、氫氣的電化學反應提供大的比表面積、豐富的結合位點。此外,借用該方法可以將貴金屬或過渡金屬催化劑與石墨烯復合,制作成其他氣體的電化學傳感器。
【關鍵詞】：電化學傳感器 氫氣 石墨烯 Pt納米顆粒 電極
【學位授予單位】：江西師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 前言8-9
• 1.2 納米材料9-13
• 1.2.1 納米材料簡介9
• 1.2.2 碳納米材料9-12
• 1.2.3 碳基納米材料的傳感器應用12-13
• 1.3 電化學氣體傳感器13-14
• 1.3.1 電化學氣體傳感器的基本結構13-14
• 1.3.2 電化學氣體傳感器的性能特點14
• 1.4 基于石墨烯的氫氣傳感器14-16
• 1.4.1 氫氣的檢測意義14-15
• 1.4.2 氫氣傳感器簡介15
• 1.4.3 石墨烯基在氫氣傳感器中的應用15-16
• 1.5 本論文的研究意義和研究內容16-18
• 第二章 電化學傳感器的電極制作工藝和組裝18-27
• 2.1 引言18-20
• 2.2 傳感機理20-22
• 2.3 傳感檢測22-26
• 2.3.1 試劑和儀器22
• 2.3.2 電極制備22-23
• 2.3.3 傳感器組裝23-24
• 2.3.4 性能測試24-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第三章 石墨烯-Pt納米復合材料的制備與傳感性能研究27-37
• 3.1 引言27-28
• 3.2 實驗部分28-29
• 3.2.1 試劑和儀器28
• 3.2.2 氧化石墨的制備28-29
• 3.2.3 石墨烯-Pt納米復合材料的制備29
• 3.2.4 傳感電極制作及傳感器的組裝29
• 3.3 結果與討論29-36
• 3.3.1 氧化石墨和復合材料的形貌表征29-32
• 3.3.2 傳感器的氣敏性能32-36
• 3.4 本章小結36-37
• 第四章 論文總結及展望37-38
• 參考文獻38-45
• 致謝45-46
• 在校期間公開發(fā)表論文（著）及科研情況46

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 唐偉家;導電納米復合材料[J];合成材料老化與應用;2001年02期

2 李興田;聚酰胺6納米復合材料的新進展[J];化學工業(yè)與工程技術;2001年02期

3 李淑玉;導電納米復合材料[J];建材工業(yè)信息;2001年10期

4 ;可溶性納米復合材料[J];技術與市場;2001年04期

5 錢紅梅,郝成偉;粘土/有機納米復合材料的研究進展[J];皖西學院學報;2002年02期

6 王珂,朱湛,郭炳南;聚對苯二甲酸乙二醇酯/蛭石納米復合材料的制備[J];應用化學;2003年07期

7 鐘厲,韓西;納米復合材料的研究應用[J];重慶交通學院學報;2003年03期

8 金延;納米復合材料及應用[J];金屬功能材料;2004年06期

9 ;美國納米復合材料需求將增長[J];橡塑技術與裝備;2008年03期

10 趙中堅;王強華;;汽車中的納米復合材料:研究活動及商業(yè)現狀[J];玻璃鋼;2008年01期

中國重要會議論文全文數據庫 前10條

1 肖紅梅;楊洋;李元慶;鄭斌;付紹云;;功能納米復合材料研究進展[A];第十五屆全國復合材料學術會議論文集（上冊）[C];2008年

2 葛嶺梅;周安寧;李天良;曲建林;;礦物納米復合材料的研究進展[A];新世紀 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術產業(yè)發(fā)展（上冊）[C];2001年

3 馬永梅;;塑料/膨潤土納米復合材料市場應用[A];2003年中國納微粉體制備與技術應用研討會論文集[C];2003年

4 陳潔;徐曉楠;楊玲;;納米復合材料的阻燃研究[A];中國化學會第二十五屆學術年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

5 趙海波;徐波;王俊勝;王玉忠;;主鏈含磷阻燃共聚酯/硫酸鋇納米復合材料的研究[A];2009年中國阻燃學術年會論文集[C];2009年

6 張忠;;多級次多尺度納米復合材料力學性能研究[A];2010年第四屆微納米海峽兩岸科技暨納微米系統(tǒng)與加工制備中的力學問題研討會摘要集[C];2010年

7 盧小泉;;基于納米復合材料的電化學生物傳感器[A];第六屆海峽兩岸分析化學會議摘要論文集[C];2010年

8 周安寧;楊伏生;曲建林;李天良;葛嶺梅;;礦物納米復合材料研究進展[A];納米材料和技術應用進展——全國第二屆納米材料和技術應用會議論文集（下卷）[C];2001年

9 上官文峰;;納米復合材料的構筑及其光催化性能[A];納微粉體制備與應用進展——2002年納微粉體制備與技術應用研討會論文集[C];2002年

10 林鴻福;;加速聚合物/粘土納米復合材料的產業(yè)化進程[A];浙江省科協學術研究報告——浙江優(yōu)勢非金屬礦產資源的開發(fā)利用研究論文集[C];2004年

中國重要報紙全文數據庫 前10條

1 宋玉春;納米復合材料能否風行？[N];中國石化報;2005年

2 李聞芝;納米復合材料產業(yè)化研討會將開[N];中國化工報;2004年

3 李偉;汽車用上納米復合材料部件[N];中國化工報;2004年

4 渤海投資 周延;武漢塑料 突破60日均線壓制[N];證券時報;2004年

5 唐偉家 吳汾 李茂彥;尼龍納米復合材料的開發(fā)和市場[N];中國包裝報;2008年

6 華凌;納米復合材料提升自充電池性能[N];中國化工報;2014年

7 塑化;聚合物系納米復合材料發(fā)展前景廣闊[N];國際商報;2003年

8 唐偉家 吳汾 李茂彥;尼龍納米復合材料的開發(fā)和包裝應用[N];中國包裝報;2008年

9 本報記者 王海霞;納米復合材料將廣泛應用到新能源領域[N];中國能源報;2009年

10 劉霞;高效存儲氫的納米復合材料研制成功[N];科技日報;2011年

中國博士學位論文全文數據庫 前10條

1 李念武;鋰硫二次電池用碳基含硫正極材料的研究[D];南京航空航天大學;2013年

2 夏雷;尼龍6及其納米復合材料的熱氧穩(wěn)定性研究[D];浙江大學;2013年

3 杜青青;高效熒光碳點合成及其功能復合材料研究[D];山東大學;2015年

4 劉江濤;四種納米復合材料的制備及其電化學和電化學傳感研究[D];西北大學;2015年

5 李蘇原;SnO_2/C納米復合材料的制備及其儲鋰性能研究[D];蘭州大學;2015年

6 郭改萍;環(huán)境友好大豆蛋白質材料改性研究[D];北京化工大學;2015年

7 孫遜;新型介孔無機物/聚苯胺納米復合材料的制備及其性能研究[D];蘭州大學;2012年

8 卜小海;螺旋聚炔基納米復合材料的制備及其紅外輻射性能研究[D];東南大學;2015年

9 王洪賓;LiFePO_4/C納米復合材料的設計、合成及其儲鋰性能研究[D];吉林大學;2015年

10 楊慧;基于溶劑澆鑄法和沉積法改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）[D];上海大學;2015年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 易華玉;納米復合材料和酶放大構建凝血酶電化學適體傳感器的研究[D];西南大學;2015年

2 于丹;BaTiO_3基介電陶瓷和納米復合材料的制備及性能研究[D];浙江大學;2015年

3 王超;PVC納米復合材料的制備及其性能研究[D];河北大學;2015年

4 譚麗莎;功能化磁性納米復合材料的制備及其對Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的選擇性去除研究[D];浙江大學;2015年

5 杜青;鋯基納米復合材料深度凈化水體中的微量重金屬[D];燕山大學;2015年

6 王正奇;硫化鋅納米復合材料的制備、表征及性質研究[D];陜西科技大學;2015年

7 明洪濤;TiO_2/Au核殼納米復合材料的制備及其光學性質研究[D];東北師范大學;2015年

8 趙元旭;多壁碳納米管/聚碳酸酯復合材料的制備與性能研究[D];鄭州大學;2015年

9 孫藝銘;金/碳納米復合材料生物傳感器檢測多藥耐藥基因MDR1及其表達蛋白ABCB1的實驗研究[D];福建醫(yī)科大學;2015年

10 陳亞;基于碳納米復合材料及β-環(huán)糊精對手性小分子識別研究[D];西南大學;2015年

  本文關鍵詞：石墨烯基鉑納米復合材料電流型氫氣傳感器的工藝設計與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：454336