本文關(guān)鍵詞：液相剝離制備二維三氧化鉬及其氣敏性能的研究

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【摘要】：隨著石墨烯在光傳感器、納米電子器件、太陽能電池等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用,科學(xué)界已經(jīng)將越來越多的目光投入到類石墨烯的二維層狀材料,如過渡金屬硫化物、過渡金屬氧化物和其他二維化合物。這種材料的應(yīng)用范圍覆蓋了整個(gè)電子領(lǐng)域,從絕緣體到金屬,都顯示出了特殊的性質(zhì),例如拓?fù)浣^緣效應(yīng),超導(dǎo)性,熱電性等。氣敏傳感器技術(shù)是未來社會(huì)最重要的關(guān)鍵技術(shù)之一,正廣泛地應(yīng)用到我們的日常生活中,越來越多的傳感器被用于生產(chǎn)過程的監(jiān)控、環(huán)境衛(wèi)生的監(jiān)測(cè)以及醫(yī)用保健和民用防災(zāi)的檢測(cè)。由于二維納米材料具有更大的比表面積和表面活性,因此暴露出來的表面原子數(shù)目就會(huì)增多,導(dǎo)致表面原子配位不足,活性位點(diǎn)增多,從而使傳感器的氣敏性能顯著提高。Mo03屬于寬禁帶半導(dǎo)體,具有石墨烯的二維層狀結(jié)構(gòu),對(duì)多種揮發(fā)性有機(jī)化合物有著良好的傳感響應(yīng),同時(shí)也可以作為前驅(qū)物與有機(jī)聚合物合成功能復(fù)合材料。一般的物理和化學(xué)方法想要制備得到高質(zhì)量、大面積的二維層狀材料是很困難的。本篇論文中主要介紹了研磨結(jié)合液相超聲剝離的方法制備M003納米片,探究了超聲溶劑對(duì)產(chǎn)物的影響及其氣敏性能,同時(shí)介紹了離子交換加上水熱合成法制備Mo03／席夫堿聚合物復(fù)合材料。首先,我們采用了研磨加上液相超聲剝離的方法來制備二維Mo03納米片,此法操作十分簡(jiǎn)單,制備條件要求比較寬松。采用的表征手段包括UV-Vis-NIR光譜,XRD, Raman, FESEM, TEM和AFM。將二維MoO3納米片應(yīng)用到氣敏傳感器上,發(fā)現(xiàn)氣敏性能相較于塊體材料有明顯的提高。在300℃的最佳溫度下,氣敏元件響應(yīng)值從8增加到了33,提高了約3倍；響應(yīng)時(shí)間從27 s減少到21 s,而恢復(fù)時(shí)間更是從26 s銳減到10 s。這主要?dú)w因于氣敏材料高的比表面積能為材料表面提供更多的反應(yīng)活性位點(diǎn),能夠?yàn)闅怏w吸附提供更大的場(chǎng)所,有利于目標(biāo)氣體分子的吸附與傳輸,從而使傳感器的氣敏性能顯著提高。然后,針對(duì)液相超聲剝離法中所用的溶劑對(duì)產(chǎn)物形貌的影響進(jìn)行探究,通過選擇適當(dāng)?shù)娜軇┻M(jìn)行一定比例的組合,在沸點(diǎn)低的溶劑(水和乙醇)混合物中獲得了高濃度、分散穩(wěn)定的二維MoO3納米片懸浮液,體積分?jǐn)?shù)為50%的乙醇水溶液作為剝離溶劑,得到的Mo03納米片懸浮液的濃度最高,為0.182 mg/mL.同時(shí)比較了不同溶劑對(duì)Mo03的剝離效果與分散效果,我們發(fā)現(xiàn)50%乙醇溶液的剝離效果和分散效果都優(yōu)于其他溶劑,并且使傳感器的氣敏效果得到了提升。二甲基亞砜和二甲基甲酰胺在將樣品制作成傳感器的過程中很難揮發(fā),導(dǎo)致Mo03納米片的聚合,從而使傳感器性能的下降。最后,我們通過離子交換加上水熱合成法,以Mo03為無機(jī)主體,有機(jī)單體為插層客體,采用十二烷基胺作為良好的有機(jī)插層劑,對(duì)Mo03層間進(jìn)行改性,將極性相似的對(duì)苯二胺與對(duì)苯二甲醛的單體引導(dǎo)插入層中,成功地制備了MoO3席夫堿聚合物。
【關(guān)鍵詞】：二維材料 MoO_3 液相剝離法 氣敏傳感器 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ136.12;TB332
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 前言10
• 1.2 氣體傳感器10-12
• 1.2.1 氣體傳感器概述10-11
• 1.2.2 氣體傳感器分類11-12
• 1.2.3 氣敏傳感器的發(fā)展方向12
• 1.3 半導(dǎo)體金屬氧化物氣敏傳感器12-19
• 1.3.1 氣敏元件類型12-14
• 1.3.2 性能衡量指標(biāo)14-16
• 1.3.3 氣敏機(jī)理16-17
• 1.3.4 氣敏性能的影響因素17-19
• 1.4 二維材料19-20
• 1.4.1 二維材料簡(jiǎn)介19-20
• 1.4.2 二維材料制備方法20
• 1.4.3 二維材料氣敏應(yīng)用20
• 1.5 半導(dǎo)體金屬氧化物MoO_320-23
• 1.5.1 MoO_3的晶體結(jié)構(gòu)20-21
• 1.5.2 MoO_3的性質(zhì)21-23
• 1.5.3 MoO_3傳感器研究前景23
• 1.6 本論文的研究意義及主要工作23-26
• 1.6.1 選題意義23-24
• 1.6.2 主要工作24
• 1.6.3 創(chuàng)新點(diǎn)24-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)儀器和試劑26-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)表征儀器26-27
• 2.1.1 紫外可見近紅外光譜儀(UV-Vis-NIR)26
• 2.1.2 X射線單晶體衍射儀(XRD)26
• 2.1.3 激光拉曼光譜儀(Raman)26
• 2.1.4 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)26-27
• 2.1.5 透射電子顯微鏡(TEM)27
• 2.1.6 原子力顯微鏡(AFM)27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)所用試劑27-28
• 第三章 二維MoO_3納米片的制備與氣敏性能的研究28-42
• 3.1 引言28-29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分29-31
• 3.2.1 二維MoO_3的制備29-30
• 3.2.2 表征方法30
• 3.2.3 氣敏傳感器的制備30-31
• 3.3 結(jié)果與討論31-40
• 3.3.1 晶體結(jié)構(gòu)表征31-33
• 3.3.2 微觀形貌表征33-35
• 3.3.3 氣敏性能測(cè)試35-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第四章 不同有機(jī)溶劑對(duì)MoO_3晶體剝離與分散效果的影響42-52
• 4.1 引言42-43
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分43-44
• 4.2.1 二維MoO_3的制備43
• 4.2.2 表征方法43-44
• 4.3 結(jié)果與討論44-50
• 4.3.1 濃度測(cè)試44-46
• 4.3.2 尺寸和厚度分析46-47
• 4.3.3 氣敏性能測(cè)試47-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第五章 MoO_3與有機(jī)共軛聚合物插層復(fù)合材料的制備研究52-58
• 5.1 引言52-53
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分53-54
• 5.2.1 插層復(fù)合物的合成53
• 5.2.2 表征方法53-54
• 5.3 結(jié)果分析54-56
• 5.3.1 XRD分析54-55
• 5.3.2 IR分析55-56
• 5.3.3 SEM分析56
• 5.4 本章小結(jié)56-58
• 第六章 結(jié)論和展望58-60
• 6.1 結(jié)論58-59
• 6.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-68
• 致謝68-70
• 攻讀碩士期間的研究成果70

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3 張?zhí)焓?沈瑜生;;鋅、錫復(fù)合氧化物的制備、相組成與氣敏性能的關(guān)系[J];功能材料;1993年05期

4 宋金玲;周長才;劉瑞平;蔡穎;張胤;;溶膠-凝膠法制備摻雜稀土的二氧化鈦及其對(duì)丙酮?dú)饷粜阅苎芯縖J];內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

5 宋金玲;周長才;牟連維;郭冠銘;蔡穎;張胤;;溶膠-凝膠法制備摻雜稀土元素二氧化鈦及其氣敏性能[J];過程工程學(xué)報(bào);2013年01期

6 陳思順,陳新華,丁明潔,牛新書;釔摻雜納米α-Fe_2O3_的合成及氣敏性能研究[J];電子元件與材料;2005年09期

7 陳思順;陳新華;丁明潔;牛新書;;摻雜合成納米α-Fe_2O_3粉體及其氣敏性能研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2006年03期

8 王燕;張戰(zhàn)營;曹建亮;路長;孫廣;王杰;;化學(xué)沉淀法制備納米α-Fe_2O_3及其氣敏性能研究[J];河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年02期

9 王曉玲,羅延齡,張寶旺,桑德文;聚乙二醇接枝炭黑納米導(dǎo)電復(fù)合材料氣敏性研究[J];江蘇化工;2004年01期

10 程知萱,李玲,陳海華,潘慶誼;摻雜納米NiO粉體材料的氣敏性能研究[J];鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2004年04期

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1 劉杏芹;劉亞飛;高峰;;一種新型鎘銻氧化物復(fù)合材料的氣敏性能及其摻雜改性[A];第三屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1998年

2 左霞;王彬;吳誼群;;八異戊氧基金屬萘酞菁配合物旋涂膜的氣敏性研究[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（7）[C];2007年

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4 程知萱;李玲;陳海華;潘慶誼;;摻雜納米NiO粉體材料的氣敏性能研究[A];第八屆全國氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

5 董先明;羅穎;解麗娜;唐開聰;陳鑫玨;;炭黑/聚乙二醇/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的導(dǎo)電性能與氣敏性能研究[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2007年

6 李玲;祁晴晴;張樂喜;別利劍;;花狀分級(jí)結(jié)構(gòu)α-Fe_2O_3微球的制備及其氣敏性能[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

7 楊曉娟;沈水發(fā);劉爾生;楊素苓;陳耐生;黃金陵;;鐵酸鹽系列納米晶的制備及其氣敏性[A];第三屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1998年

8 劉婧媛;陳曉爽;景曉燕;;三維花狀氧化鋅的可控合成及其氣敏性能研究[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

9 劉錦淮;孟凡利;劉金云;;半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的氣敏性能與納米整流器件研究[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 潘慶誼;張劍平;程知萱;董曉雯;王廷富;;紡錘形納米γ-Fe_2O_3的氣敏性能[A];第六屆全國氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2000年

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1 林櫟陽;半導(dǎo)體NiO及其復(fù)合氧化物的水熱合成及電化學(xué)與氣敏性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

2 李超;氧化物半導(dǎo)體納米材料的合成、改性及氣敏性能研究[D];吉林大學(xué);2016年

3 鄔洪源;納米二氧化鈦基復(fù)合纖維的制備及氣敏性能研究[D];黑龍江大學(xué);2016年

4 劉繼江;氧化銦材料的形貌可控制備及其乙醇?xì)饷粜阅苎芯縖D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

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6 賈獻(xiàn)彬;一維寬禁帶半導(dǎo)體氣相沉積及氣敏性研究[D];河南大學(xué);2016年

7 李艷瓊;多維度組裝SnO_2氣敏性能及其機(jī)理研究[D];重慶大學(xué);2016年

8 葛春橋;金屬氧化物納米材料的濕法制備及其氣敏性能研究[D];華中科技大學(xué);2008年

9 謝英男;聚苯胺基復(fù)合材料的制備及其氣敏性能研究[D];鄭州大學(xué);2008年

10 秦楠;氧化鋅基納米材料的制備、氣敏性能研究及第一性原理計(jì)算[D];上海大學(xué);2014年

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1 祁晴晴;氧化鉬微結(jié)構(gòu)控制合成及氣敏性能[D];天津理工大學(xué);2015年

2 鄭輝;納米結(jié)構(gòu)氧化錫的離子熱合成及氣敏特性研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 王超;石墨稀負(fù)載p型-n型半導(dǎo)體氧化物及其氣敏性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

4 張肖妮;鎢氧化物納米材料的制備、改性及氣敏性能研究[D];大連海事大學(xué);2015年

5 黃海云;氧化鋅納米線的制備及其對(duì)痕量H_2S的氣敏性能研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

6 劉中興;金屬氧化物半導(dǎo)體對(duì)CO_2的氣敏性研究[D];山東大學(xué);2015年

7 宋明艷;金屬硫化物材料的制備、改性及氣敏性能研究[D];大連海事大學(xué);2015年

8 薛婕;氧化鋅表面結(jié)構(gòu)的調(diào)控及其氣敏性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

9 趙楊波;改性提高氧化鋅納米晶體的氣敏性能及第一性原理計(jì)算[D];北京化工大學(xué);2015年

10 陳超;摻雜MoO_3納米晶體及MoO_3復(fù)合物的制備及其氣敏性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：930690