本文關鍵詞：α-Fe_2O_3@SnO_2核殼納米管異質結構的制備及其氣敏性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：三氧化二鐵(a-Fe2O3)和二氧化錫(SnO2),歸功于其本身具有的各項獨特性質,在傳感、能源、環(huán)境等領域得到廣泛的開發(fā)研究。具體到氣敏研究領域,這兩類材料由于其自身獨特性質,一直受到研究人員的關注。在近些年來,基于這兩類材料的氣敏器件得到大量研究。通過對材料結構和形貌的調控,研究人員詳細探討了器件的氣敏性能的變化。然而隨著科技進一步發(fā)展,人們對氣敏器件的性能指標提出了更高的要求。傳統(tǒng)采用的形貌調節(jié)等手段很難實現新的目標�；谝陨媳尘�,研究人員提出全新思路,通過將不同材料的復合,利用不同材料之間的協(xié)同作用,如異質結勢壘的變化,實現氣敏器件性能的大幅度改善。在這種思想指導下,多種以α-Fe2O3/SnO2復合材料氧化物作為敏感材料的氣敏器件被開發(fā)。通過詳細對比研究,研究人員發(fā)現復合材料中,材料的形貌和結構體現出與單體材料有所不同的性質。因此,為了進一步研究分析此類復合材料的氣敏性能并進一步加以改善,有必要采用較為溫和簡單的手段獲取不同結構和形貌的α-Fe2O3/SnO2復合氣敏材料�；谏鲜鲅芯勘尘�,我們首次制備獲得α-Fe2O3@SnO2核殼異質結納米管并作為敏感材料制作旁熱式氣敏元件,研究了該傳感器對丙酮氣體的敏感特性。本文中我們采用多次水熱的方法制備了異質結α-Fe2O3@SnO2核殼納米管。首先水熱制備出α-Fe2O3納米管,離心分離干燥獲得純α-Fe2O3納米管樣品后,再次采用水熱法在α-Fe2O3納米管外部沉積一層SnO2納米顆粒層,從而形成α-Fe2O3@SnO2核殼納米管異質結構。該α-Fe2O3@SnO2復合材料表現出非常優(yōu)異的氣敏性能。對比純的α-Fe2O3納米管和SnO2納米顆粒,這種異質結納米管對丙酮表現出了非常優(yōu)異的氣敏性能。在300℃的溫度下,該復合材料對100 ppm丙酮濃度的靈敏度高達33.4。該種材料具有很快的響應速率和恢復速率,同時也表現出了優(yōu)異的氣體選擇性。我們基于該復合材料制作的氣敏元件分別對10ppm,50ppm,100 ppm濃度的丙酮進行了3個暫態(tài)實驗測試,每個暫態(tài)測試持續(xù)4個循環(huán),發(fā)現該元件表現出優(yōu)秀的穩(wěn)定性和重復性。同時,我們還對器件在一個月內對100 ppm的丙酮長期氣敏性能的穩(wěn)定性進行測試,結果顯示該材料具有優(yōu)異的氣敏穩(wěn)定性。這也是材料未來進一步實用化的重要基礎。除了多孔結構和管狀結構有利于氣體的吸附和傳輸外,異質結的勢壘高度在不同氣氛中的變化可能是α-Fe2O3@SnO2復合氧化物傳感性能提升的主要原因。通過系統(tǒng)研究α-Fe2O3@SnO2核殼異質結納米管的結構、組份、尺寸對材料氣敏性能的影響,輔以對實驗數據的分析總結,初步對此類二元復合異質結氣敏材料的機理、性能進行了研究分析。
【關鍵詞】：α-Fe_2O_3@SnO_2復合材料 異質結構 納米管 氣體傳感器
【學位授予單位】：華中師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O611.4;TP212
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 氣體傳感器簡介11-17
• 1.2.1 氣體傳感器的發(fā)展歷史11
• 1.2.2 氣體傳感器的分類及性能11-17
• 1.3 金屬氧化物半導體材料在氣體傳感器中的應用17-24
• 1.3.1 常見的金屬氧化物半導體敏感材料17-19
• 1.3.2 金屬氧化物半導體氣體傳感的研究背景及其研究方法意義19-24
• 1.4 選題依據和研究內容24
• 1.5 本章小結24-26
• 第2章 α-Fe_2O_3@SnO_2核殼納米管異質結構的合成及其氣體傳感性能研究26-43
• 2.1 引言26
• 2.2 實驗部分26-30
• 2.2.1 實驗藥品與實驗儀器26-27
• 2.2.2 敏感材料的制備27-28
• 2.2.3 表征與氣敏元件的制作及其性能測試28-30
• 2.3 結果討論30-42
• 2.3.1 敏感材料的形貌結構表征30-36
• 2.3.2 α-Fe_2O_3@SnO_2的氣敏性能測試及討論36-42
• 2.4 本章小結42-43
• 第3章 總結與展望43-45
• 3.1 工作總結43
• 3.2 展望43-45
• 參考文獻45-53
• 在學期間發(fā)表的學術論文及研究成果53-54
• 致謝54

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