氣敏傳感器作為檢測氣體濃度、種類的重要器件,在如今社會變得不可或缺。CuO作為對于C_2H_5OH、NH_3、H_2、CH_3COCH_3、NO_2和H_2S等多種氣體都敏感的材料,被廣泛研究。本論文采用水熱法制備出3維(3D)片花狀CuO樣品和海膽狀CuO樣品,且對于每個樣品的結(jié)構(gòu)、形貌進行表征以探究樣品的關(guān)于NO_2氣體的氣敏特性,分析了靈敏度出現(xiàn)差異的主要原因。在此前提下,為了進一步改良CuO樣品的氣敏特性,如改善樣品穩(wěn)定性差、響應(yīng)/恢復(fù)時間較長等問題,在制備過程中加入不同劑量的表面活性劑CTAB、PVP、PEG,分析表面活性劑對于CuO材料的結(jié)構(gòu)、形貌與氣敏性能的影響。主要結(jié)論如下:1)以CuCl_2為銅源,采用水熱法,通過改變水熱溫度、Cu~(2+):OH~-制備了3D片花狀CuO樣品,對制備得到的CuO樣品進行結(jié)構(gòu)、形貌的表征,并制備成基于不同樣品的氣敏傳感元件,在100℃工作溫度下,測量了NO_2氣體濃度為2ppm-20ppm時氣體敏感度,當(dāng)NO_2氣體濃度為2ppm時,不同樣品對應(yīng)的氣敏傳感器的響應(yīng)/恢復(fù)時間。結(jié)果表明:在水熱優(yōu)化工藝參數(shù)(Cu~(2+)濃度:0.05mol/L,NaOH濃度:0.02mol/L,[Cu~(2+)]:[OH~-]=5:26,水熱溫度:140℃,反應(yīng)時間:10h)下,所制備的CuO樣品在NO_2氣體濃度為20ppm時,靈敏度達到了50%。關(guān)于2ppm的NO_2響應(yīng)時間為18s,恢復(fù)時間為21s。2)在得到的水熱優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上,加入了不同劑量表面活性劑CTAB、PVP、PEG,得到結(jié)構(gòu)、尺寸、形貌各異的3D片花狀CuO樣品。通過XRD分析其物相組成,并用SEM分析樣品的形貌,最后利用該組樣品作為敏感材料,制成了CuO半導(dǎo)體氣敏傳感器。通過分析氣敏測試結(jié)果,發(fā)現(xiàn)不同劑量、不同種類的表面活性劑對于CuO結(jié)構(gòu)和形貌影響很大,并且隨著表面活性劑的加入,大大縮短了CuO材料的響應(yīng)/恢復(fù)時間,材料電阻值更加穩(wěn)定。3)以Cu(NO_3)_2為銅源,通過改變水熱溫度制備了海膽狀CuO樣品,對制備得到的CuO樣品進行了形貌的表征,并制備成了基于不同樣品的氣敏傳感元件,測量并繪制了該傳感器的靈敏度曲線以及恢復(fù)響應(yīng)曲線。分析測試結(jié)果發(fā)現(xiàn):在水熱優(yōu)化工藝參數(shù)(水熱Cu~(2+)濃度:0.04mol/L,水熱NaHCO_3濃度:0.08mol/L,水熱溫度:60℃,反應(yīng)時間:4h,退火溫度:400℃,退火時間:90min)下,制備的CuO樣品在NO_2氣體濃度為2ppm時,響應(yīng)/恢復(fù)時間非常短。在優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上,在制備時加入了不同劑量表面活性劑PEG,會將海膽狀CuO結(jié)構(gòu)表面的薄片分散成細刺簇,隨著加入PEG劑量的增大,細刺密度增加。測量樣品氣敏特性發(fā)現(xiàn):當(dāng)NO_2氣體濃度為20ppm時,加入0.75g表面活性劑PEG制備得到的31#樣品的靈敏度高達66%,并且NO_2濃度為2ppm時,每個樣品的響應(yīng)/恢復(fù)時間都很短。
【學(xué)位單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP212;TB383.1;TQ131.21
【部分圖文】：

圖 2-4 NO2氣體與 CuO 反應(yīng)模型圖測試方法貌表征 100A~0.01A 的電磁輻射，常用的波長為 2.50量級相同。因此，可以將晶體作為 X 射線天格點陣時，就會發(fā)生衍射現(xiàn)象，獲得晶體的點現(xiàn)如今，主要用 X 射線進行定性、定量分析物分析[103]。本實驗所使用的 XRD 設(shè)備為日本島

西北大學(xué)碩士學(xué)位論文測試測試是在一個自組裝的氣敏測試系統(tǒng)中對所制備的 CuO 納主要由氣體控制系統(tǒng)、外部電源電路、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三個統(tǒng)控制待測氣體的濃度。外加電源為數(shù)控式線性直流穩(wěn)壓一個通路提供外加偏壓 3.3V，此時，氣敏元件與負載電阻靠恒流源來對氣敏元件進行加熱，以滿足氣敏元件的工作負載電阻上的電壓值，由于負載電阻是恒定的，通過歐姆路中的電流值，從而可以得到待測氣敏元件的電阻值隨氣

第二章 實驗材料以及樣品表征方法V 直流電壓，X-Valve2、X-Valve3 不加電壓時，傳感器1 不加電壓，X-Valve2、X-Valve3 加 12V 直流電壓時，3 配置成所需濃度的待測氣體，以此達到精確的配氣效的方法可以很好的避免在僅使用單個電磁閥在 a 路或塞，從而在其通氣后會造成瞬間的流量變化，導(dǎo)致測故三個 X-Valve 的連接方式由于增加了兩個排氣口可以個 MFC 可由自帶的數(shù)據(jù)接口通過數(shù)據(jù)線與 MFC 顯示直接由計算機進行編程控制。三個 X-Valve 可以通過簡關(guān)，從而達到所需的效果。由此，實現(xiàn)了單種氣體的
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 胡慶芳;;納米材料簡介[J];科學(xué)咨詢(決策管理);2009年01期

2 范歆,方云;雙親油基─雙親水基型表面活性劑[J];日用化學(xué)工業(yè);2000年03期

本文編號：2843409