本文關(guān)鍵詞：氧化鈦及其復(fù)合材料的制備及濕敏性能研究

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【摘要】：TiO_2是一種典型的n型半導(dǎo)體材料,因納米化的TiO_2無毒、生物兼容性好、耐光腐蝕等諸多優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于生物傳感、太陽能電池等諸多領(lǐng)域。另外,TiO_2也是一種感濕性能優(yōu)良的濕敏材料,其在濕敏領(lǐng)域的研究也一直廣受關(guān)注。但由于純相TiO_2電阻高、靈敏度低、響應(yīng)恢復(fù)遲緩,使其在濕敏傳感領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用受到限制。目前對TiO_2濕敏材料的改進(jìn)方法主要是與其他材料復(fù)合及控制材料形貌。將TiO：與導(dǎo)電性能好的材料進(jìn)行復(fù)合,可以解決電阻大的問題。通過控制TiO：形貌可以提高比表面積,提供更多的水分子吸附位點(diǎn),從而大大提高傳感器的靈敏度。因此本論文分別設(shè)計(jì)合成了顆粒狀二氧化鈦/石墨烯(P-TiO_2/G)、海膽狀二氧化鈦(U-TiO_2)及海膽狀二氧化鈦/石墨烯(U-TiO_2/G)系列濕敏材料,并進(jìn)行濕敏性能的測試及感濕機(jī)理的探究,具體研究內(nèi)容如下：(1)為降低TiO_2濕敏材料電阻,在氨水誘導(dǎo)下通過溶膠-凝膠聯(lián)合水熱法制備得到P-TiO_2/G, G的加入不僅可以增加TiO_2的導(dǎo)電性,同時(shí)G的高比表面積有利于TiO_2的分散從而提供更多的水分子吸附位點(diǎn)。調(diào)變氨水用量制備了三組P-TiO_2負(fù)載量不同的P-TiO_2/G材料,所得材料中TiO_2顆粒均勻分布在石墨烯片層上,大小均一,粒徑7～10 nm并具有豐富的介孔結(jié)構(gòu)。測試表明G的加入大大改善了材料的導(dǎo)電性,P-TiO_2負(fù)載重為90 wt.%的樣品具有最好的線性響應(yīng)、最高的靈敏度(S=2223)及較小的濕滯系數(shù)H=5%,連續(xù)60天的測試表明P-TiO_2/G也具有良好的濕敏穩(wěn)定性。(2)為了提高TiO_2比表面積以得到更多水分子吸附位點(diǎn),提高濕敏材料靈敏度,制備了U-TiO_2;為進(jìn)一步提高其導(dǎo)電性,又合成了U-TiO_2/G。純相U-TiO_2尺寸約為2.5μm, U-TiO_2/G中U-TiO_2均勻附著在G片層上,尺寸約為1.5μm。測試分析表明,G的加入有效降低了U-TiO_2/G的電阻。此外,由于材料獨(dú)特的高比表面積及豐富的孔道結(jié)構(gòu),U-TiO_2和U-TiO_2/G都具有優(yōu)異的濕敏性能。對比之下,U-TiO_2具有更快的響應(yīng)時(shí)間為1 s,得益于TiO_2和G之間形成的肖特基結(jié),U-TiO_2/G具有更好的線性響應(yīng)及更短的恢復(fù)時(shí)間18 s,另外,兩材料均具有較小的濕滯現(xiàn)象及良好的濕敏穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ134.11;TB33

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：1277540