根據(jù)國(guó)家發(fā)改委和能源局頒布的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016-2030年)》知,氫能與燃料電池技術(shù)是重點(diǎn)創(chuàng)新任務(wù)之一。然而氫氣無色無嗅且易燃易爆,氫能的安全存儲(chǔ)和運(yùn)輸是目前亟須解決的問題,隨著氫能源的深入研究及應(yīng)用的日益廣泛,開發(fā)對(duì)氫氣極其敏感的氣體傳感器顯的尤為重要。目前研究最廣泛的一類傳感器是基于n型金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS,如TiO2、SnO2、ZnO和CeO2等)的氣體傳感器。TiO2因具有成本低、制作簡(jiǎn)單、靈敏度高、物理和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)而成為最佳的氫敏材料之一。同時(shí),CeO2因其豐富的表面晶格氧空位、Ce3+與Ce4+之間較低的氧化還原電位等優(yōu)點(diǎn),成為研究者廣泛關(guān)注的氫敏材料。但是較高的工作溫度和較慢的恢復(fù)時(shí)間限制了 n型MOS傳感器的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用。因此,本論文以降低氫氣傳感器的響應(yīng)溫度和縮短恢復(fù)時(shí)間為目標(biāo),從貴金屬修飾、微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)建方面進(jìn)行研究。具體內(nèi)容如下:(1)考慮到Pd具有強(qiáng)吸氫能力,我們采用水解-水熱法制備了不同質(zhì)量比的Pd修飾銳鈦礦TiO2納米顆粒,并將其應(yīng)用于氫氣傳感器。研究發(fā)現(xiàn),Pd修飾Ti02納米顆粒傳感器在較寬溫度范圍內(nèi)(260...

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 氣體傳感器的概述
        1.1.1 氫氣傳感器的研究背景
        1.1.2 半導(dǎo)體氫氣體傳感器的研究進(jìn)展
    1.2 金屬氧化物半導(dǎo)體氫氣傳感器
        1.2.1 金屬氧化物半導(dǎo)體氫氣傳感器的材料和結(jié)構(gòu)
        1.2.2 金屬氧化物半導(dǎo)體氫氣傳感器的工作原理
        1.2.3 金屬氧化物半導(dǎo)體氫氣傳感器的性能參數(shù)
    1.3 TiO₂和CeO₂納米材料
        1.3.1 TiO₂的晶體結(jié)構(gòu)
        1.3.2 TiO₂納米材料的應(yīng)用
        1.3.3 CeO₂的晶體結(jié)構(gòu)
        1.3.4 CeO₂納米材料的應(yīng)用
    1.4 氫敏材料的制備方法
        1.4.1 溶膠-凝膠法
        1.4.2 磁控濺射
        1.4.3 化學(xué)氣相沉積
        1.4.4 靜電紡絲技術(shù)
        1.4.5 水熱法
    1.5 TiO₂與CeO₂納米材料在氣敏應(yīng)用中的問題及對(duì)策
    1.6 本課題的研究目的與意義
2 實(shí)驗(yàn)部分
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器
        2.1.1 化學(xué)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器
    2.2 表征方法
        2.2.1 X射線衍射(XRD)
        2.2.2 X射線光電子能譜(XPS)
        2.2.3 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.4 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.5 比表面積與孔分布(BET)
        2.2.6 氫敏性能測(cè)試
3 Pd修飾TiO₂納米顆粒氫氣傳感器的性能研究
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)過程
        3.2.1 Pd修飾銳鈦礦TiO₂納米顆粒的制備
        3.2.2 Pd修飾銳鈦礦TiO₂納米顆粒氣體傳感器件的制備
        3.2.3 Pd修飾銳鈦礦TiO₂納米顆粒的表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 相結(jié)構(gòu)與形貌研究
        3.3.2 比表面積與孔分布分析
        3.3.3 氫敏性能分析
            3.3.3.1 工作溫度對(duì)Pd-TiO₂傳感器氫敏性能的影響
            3.3.3.2 氣體濃度對(duì)Pd-TiO₂傳感器氫敏性能的影響
            3.3.3.3 Pd-TiO₂傳感器氫敏的周期性、穩(wěn)定性和選擇性研究
        3.3.4 氫敏機(jī)理分析
    3.4 本章小結(jié)
4 Ag納米顆粒@TiO₂納米片的制備及氫敏性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)過程
        4.2.1 Ag納米顆粒@TiO₂納米片的制備
        4.2.2 Ag納米顆粒@TiO₂納米片氣體傳感器件的制備
        4.2.3 Ag納米顆粒@TiO₂納米片的表征
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 組成與微觀結(jié)構(gòu)研究
        4.3.2 比表面積與孔分布分析
        4.3.3 氫敏性能分析
            4.3.3.1 Ag納米顆粒@TiO₂納米片氫氣傳感器的工作溫度
            4.3.3.2 氣體濃度對(duì)Ag納米顆粒@TiO₂納米片傳感器氫敏性能的影響
            4.3.3.3 Ag納米顆粒@TiO₂納米片傳感器的周期性、穩(wěn)定性及選擇性
        4.3.4 氫敏機(jī)理分析
    4.4 本章小結(jié)
5 低溫響應(yīng)的Pd修飾TiO₂@CeO₂納米棒氫氣傳感器研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)過程
        5.2.1 TiO₂@CeO₂納米棒復(fù)合材料的制備
        5.2.2 Pd修飾TiO₂@CeO₂納米棒復(fù)合材料的制備
        5.2.3 Pd修飾TiO₂@CeO₂納米棒復(fù)合材料的表征
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 相結(jié)構(gòu)和形貌研究
        5.3.2 氫敏性能分析
            5.3.2.1 Pd修飾TiO₂@CeO₂氫氣傳感器的工作溫度研究
            5.3.2.2 Pd修飾TiO₂@CeO₂傳感器氫敏響應(yīng)特性的研究
            5.3.2.3 氣體濃度對(duì)Pd修飾TiO₂@CeO₂傳感器氫敏性能的影響
            5.3.2.4 Pd修飾TiO₂@CeO₂傳感器氫敏的周期性和穩(wěn)定性研究
        5.3.3 氫敏機(jī)理分析
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷及在學(xué)期間的研究成果
致謝



本文編號(hào)：3979816