【摘要】：近年來,ZnO基ppb級(jí)H_2S氣體傳感器已經(jīng)取得較好研究進(jìn)展,但目前所報(bào)道的氧化鋅基敏感材料還存在著如工作溫度偏高、響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間慢以及檢測限還有待提高等一些缺點(diǎn),這會(huì)阻礙其作為ppb級(jí)H_2S檢測的實(shí)際應(yīng)用,同時(shí)目前報(bào)道的介孔ZnO基中空多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的精細(xì)合成方法在實(shí)際生產(chǎn)中是非常困難和復(fù)雜的,并且產(chǎn)出率較低。因此,本論文采用脫脂棉為生物模板,通過室溫金屬鹽浸漬和空氣煅燒制備出多級(jí)孔ZnO微管、NiO/ZnO和CuO/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)微管,利用IR、TG、XRD、EDS、SEM、TEM、XPS、BET等先進(jìn)技術(shù),對(duì)所制備的多級(jí)孔ZnO基微管進(jìn)行了詳細(xì)的組成、顯微結(jié)構(gòu)等表征,探討了燒結(jié)溫度和摻雜量對(duì)ZnO基微管微管形貌和氣敏性能的影響,同時(shí)對(duì)H_2S敏感機(jī)理進(jìn)行了深入分析。氣敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本論文所合成的ZnO基多級(jí)結(jié)構(gòu)敏感材料均實(shí)現(xiàn)對(duì)ppb級(jí)H_2S氣體檢測,尤其是0.9 at%NiO/ZnO異質(zhì)結(jié)構(gòu)微管在133°C的檢測限為1 ppb,這是目前ZnO基H_2S傳感器中所報(bào)道的最低檢測限;3.67 at%CuO/ZnO-600傳感器在170°C對(duì)ppb級(jí)H_2S表現(xiàn)出快速的響應(yīng)和恢復(fù)特性,50 ppb H_2S的響應(yīng)(恢復(fù))時(shí)間為35(29)s,這是目前ZnO基ppb級(jí)H_2S傳感器中響應(yīng)恢復(fù)最快的。因此,該多級(jí)孔3.67 at%CuO/ZnO-600異質(zhì)結(jié)構(gòu)微管可作為實(shí)用ppb級(jí)H_2S氣體傳感器的候選敏感材料,并且本論文采用的簡單生物模板制備方法還可應(yīng)用到合成其它多級(jí)孔異質(zhì)結(jié)構(gòu)金屬氧化物敏感材料中。
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP212;TB381
【圖文】：

nO-BP 復(fù)合材料的 SEM 圖片（a）；TEM 圖片（b）及對(duì) NO2的氣敏性M (a) and TEM (b) image of ZnO-BP and their gas sensing properties towar 年，Zhang 等人[11]以 Zn(NO3)2·6H2O、檸檬酸鈉和 NaOH 為原 的加入量，采用水熱法合成出 ZnO 納米粒子和 ZnO 納米花�？闯�，ZnO 納米花明顯比其納米粒子表現(xiàn)出更加優(yōu)異的氣敏性

子（a）和 ZnO 納米花傳感器在 250 °C 時(shí)對(duì) NH3的氣體響的響應(yīng)（c）；兩種傳感器對(duì) NH3的靈敏度（d）nse of (a) ZnO particle and (b) ZnO nanoflower sensor towthe ZnO nanoflower and nanoparticle to 50 ppm NH3(c); Sesensors to NH3(d).究表明中空多級(jí)孔結(jié)構(gòu)敏感材料在低能耗下可以響應(yīng)恢復(fù)速度。這是因?yàn)榘雽?dǎo)體金屬氧化物氣體與材料表面的電離氧的相互作用導(dǎo)致電阻的降低結(jié)構(gòu)更有利于目標(biāo)氣體通過大量通道在內(nèi)外傳感積能夠提高材料的表面氣固反應(yīng)活性位，從而進(jìn)。然而，目前介孔 ZnO 基中空多級(jí)結(jié)構(gòu)的精細(xì)合控濺射[6]、水熱溶劑熱[7]等在實(shí)際生產(chǎn)中難于控制成方法簡單且在低能耗下實(shí)現(xiàn)對(duì) ppb 級(jí) H2S 氣體將是一項(xiàng)具有實(shí)際意義和挑戰(zhàn)性的工作。

圖 1-4 ZnO 納米線的 SEM 圖（a）；對(duì) H2S 氣體的傳感實(shí)驗(yàn)結(jié)果（b）Fig. 1-4 SEM image of ZnO nanowire (a); Sensing experimental results of the ZnO NW sensor (b)2017 年，Chen 等人[40]在微熱板的傳感區(qū)域上原位生長了一種新穎的直徑為20 nm 的枝狀納米多級(jí)結(jié)構(gòu)（圖 1-5），氣敏性能測試結(jié)果表明，20 nm ZnO 納米

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本文編號(hào)：2756105