本文關(guān)鍵詞：基于氧化物半導(dǎo)體的甲醛氣體傳感器制備及氣敏性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為一種常見的揮發(fā)性有機化合物,甲醛是其中一種能引起人類健康隱患的并且被認定為最主要的病態(tài)建筑物綜合征(SBS)的氣體。SBS的主要來自于化學(xué),生物污染物或者通風不足,都可能造成該種疾病的產(chǎn)生。平常生活中所見的木頭,地毯,塑料產(chǎn)品等都會釋放甲醛。作為一種危害氣體,人們對其濃度有嚴格的限制。世界衛(wèi)生組織(WHO)要求甲醛的排放量30 min內(nèi)不得超過0.08 ppm,美國國家職業(yè)安全與健康研究所(NOISH)限制長期排放量濃度不得超過0.016ppm。本文通過制備甲醛傳感器,以此來檢測周圍環(huán)境中氣體的濃度,期望能夠為我們所生活的大氣環(huán)境盡自己的綿薄之力。在第二章,通過溶劑熱法合成了Zn@Sn O2三維花狀結(jié)構(gòu),并研究了Zn元素的摻雜對甲醛氣體敏感特性的影響,結(jié)果表明,將Zn元素引入純Sn O2后,構(gòu)造特殊結(jié)構(gòu)的納米材料,使得器件在氣敏性能上有了顯著的提高,可能是因為由Zn摻雜引入導(dǎo)致的氧空位的增多和納米片構(gòu)成的3D花狀結(jié)構(gòu)寬大的表面積使得氣體敏感催化活性增強。器件工作溫度為160°C時,對于濃度100 ppm的甲醛,響應(yīng)值為15.2;響應(yīng)恢復(fù)時間皆為2 s,遠快于純材料;檢測濃度范圍可達1-2000 ppm;靈敏度隨著濃度的變化曲線有著良好的線性;摻雜材料的傳感器對于甲醛氣體的選擇性相較純材料而言明顯更為有效,選擇性優(yōu)良。此外,所制備的具有規(guī)則形貌的三維花狀結(jié)構(gòu),直徑尺寸為7 0.5μm,構(gòu)成花型的納米片厚度為80 5 nm。在第三章采用一步溶劑熱法合成了純Sn O2材料和Cu@Sn O2三維球狀結(jié)構(gòu),制成旁熱式器件,并探究了兩者對甲醛氣體的敏感特性,研究表明:Cu@Sn O2材料對1000 ppm的甲醛響應(yīng)恢復(fù)時間皆為2 s;在10-1000 ppm甲醛濃度范圍內(nèi),靈敏度隨著濃度的變化曲線有著良好的線性,當濃度繼續(xù)升高至1000 ppm,才達到飽和;230°C下傳感器對200 ppm甲醛氣體的響應(yīng)隨濕度從11-95 RH%的升高而減小(吸附過程),當濕度從95降低至11RH%(脫附過程),傳感器的靈敏度增大,最大的濕滯值小于1%,顯示出對敏感材料良好的可靠性;Cu@Sn O2三維球狀結(jié)構(gòu),橫向尺寸范圍是1.3 0.2μm,徑向尺寸是15 2 nm;純Sn O2的直徑尺寸為2 0.3μm,構(gòu)成花型的納米片厚度為25 3 nm。尺寸更小的摻雜材料可能是使得響應(yīng)提升的原因之一;傳感器Cu@Sn O2對200 ppm甲醛的靈敏度為81.48,遠高于相同濃度下SO2,C6H6,C2H6O,NH3,C8H10,C3H6O,C2H2等氣體的響應(yīng)(1.961-25.926);對于純Sn O2材料來說,對甲醛氣體的靈敏度為56.52,對其他氣體的響應(yīng)值低于前者,范圍在0.99-14.53。摻雜的三維球狀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出對甲醛更高的選擇性。第四章采用溶劑熱法合成了純Sn O2和La@Sn O2復(fù)合納米微球傳感器,結(jié)果表明:規(guī)則形貌的La@Sn O2復(fù)合納米微球,直徑尺寸范圍為2.5 0.3μm;傳感器La@Sn O2具備良好的氣敏性能,對1000 ppm的甲醛分子響應(yīng)恢復(fù)時間皆快于Sn O2;230°C時,前者對常見揮發(fā)氣體SO2,NH3?H2O,C8H10,C6H6,C2H6O,C3H6O的橫向響應(yīng)遠低于HCHO,對比傳感器Sn O2,靈敏度和選擇性更佳,適宜探測低濃度甲醛。
【關(guān)鍵詞】：甲醛 多孔結(jié)構(gòu) 摻雜 納米材料 氣體傳感器
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 納米材料簡介11-14
• 1.3 氣體傳感器14-17
• 1.4 本論文意義和主要工作17-18
• 第二章 花狀Zn@SnO_2甲醛傳感器的制備及氣敏性能研究18-30
• 2.1 序言18
• 2.2 實驗部分18-20
• 2.2.1 實驗藥品18
• 2.2.2 實驗儀器18-19
• 2.2.3 主要表征手段19
• 2.2.4 氣敏元件的制作19-20
• 2.2.5 氣敏性能的測試20
• 2.3 結(jié)果與討論20-28
• 2.3.1 Zn@SnO_2三維花狀結(jié)構(gòu)的制備20-21
• 2.3.2 Zn@SnO_2三維花狀結(jié)構(gòu)的表征21-23
• 2.3.3 Zn@SnO_2三維花狀結(jié)構(gòu)的氣敏性能23-28
• 2.4 小結(jié)28-30
• 第三章 三維球狀Cu@SnO_2甲醛傳感器的制備及氣敏性能研究30-42
• 3.1 序言30
• 3.2 實驗部分30-31
• 3.2.1 實驗藥品30
• 3.2.2 實驗儀器30-31
• 3.2.3 主要表征手段31
• 3.2.4 氣敏元件的制作31
• 3.2.5 氣敏性能的測試31
• 3.3 結(jié)果與討論31-40
• 3.3.1 Cu@SnO_2三維球狀結(jié)構(gòu)的制備31-32
• 3.3.2 Cu @SnO_2三維球狀結(jié)構(gòu)的表征32-33
• 3.3.3 Cu@SnO_2三維球狀結(jié)構(gòu)的氣敏性能33-40
• 3.4 小結(jié)40-42
• 第四章 復(fù)合納米微球La@SnO_2甲醛傳感器的制備及氣敏性能研究42-50
• 4.1 序言42
• 4.2 實驗部分42-43
• 4.2.1 實驗藥品42
• 4.2.2 實驗儀器42-43
• 4.2.3 主要表征手段43
• 4.2.4 氣敏元件的制作43
• 4.2.5 氣敏性能的測試43
• 4.3 結(jié)果與討論43-48
• 4.3.1 La@SnO_2復(fù)合納米微球的制備43-44
• 4.3.2 La@SnO_2復(fù)合納米微球的表征44-45
• 4.3.3 La@SnO_2復(fù)合納米微球的氣敏性能45-48
• 4.4 小結(jié)48-50
• 第五章 結(jié)論50-51
• 參考文獻51-58
• 作者簡介及碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文成果58-60
• 致謝60

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本文編號：298765