TiO 2 納米管電離式傳感器及其伏安特性研究
發(fā)布時間：2021-09-23 16:00
氣體檢測的關鍵部件是氣體傳感器,現(xiàn)有氣體傳感器存在體積大、系統(tǒng)復雜、價格昂貴等問題,難以滿足目前氣體檢測的需求。TiO2納米管傳感器以其低功耗、易集成等優(yōu)點,成為氣體檢測領域的研究熱點,但目前的研究還處于探索階段,其在微型結構下的放電特性尚需研究。本文研究了微間隙的TiO2納米管電離式傳感器及其伏安特性,具體內(nèi)容如下:1)采用陽極氧化法制備TiO2納米管,并組裝成微米級極間距傳感器。對傳感器進行在空氣中的氣體放電實驗,發(fā)現(xiàn)極間距的減小降低了傳感器起始電壓的數(shù)量級,測得50μm極間距下的閾值電壓為25V左右。2)為了分析傳感器的放電機理,借助流體力學仿真方法,對比了不同極間距電離式傳感器的自持放電電流,研究表明小間距結構可以提高器件的穩(wěn)定放電能力。分析了不同曲率半徑、不同極間距對伏安關系的影響,發(fā)現(xiàn)在同一電壓下兩者都跟電流呈現(xiàn)負相關。這也為探索傳感器的伏安關系提供了一定的理論依據(jù)。3)為了建立TiO2納米管電離式傳感器的伏安關系,引入機器學習技術。因?qū)嶒灅颖緮?shù)目較少,對基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的機器學習方法建立傳感器伏安關系在小樣本上的處理性能不高,所以本文在基于仿真和實驗數(shù)據(jù)的對抗生成網(wǎng)絡擴大實驗...
【文章來源】：西安科技大學陜西省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
傳感器敏感特性曲線
1緒論3圖1.1(a)所示。利用制備的傳感器進行了放電特性測試實驗，發(fā)現(xiàn)與普通碳納米管（CarbonNanotubes，CNTs）相比，使用ZnO納米線作為電離式氣體傳感器的陽極，能在相對低的電壓下發(fā)生氣體電離，但研究還發(fā)現(xiàn)，與CNTs電極相比，ZnO納米線電極的擊穿更低，如圖1.1(b)所示。(a)電離式傳感器結構示意圖(b)擊穿電壓-電流曲線圖1.1基于ZnO納米線的電離式氣體傳感器模型及擊穿電壓-電流曲線文獻[12]利用ZnO納米線作為電離式傳感器的電極，并測試了He、NO2、H2、CO、Air及O2六種氣體的放電特性，發(fā)現(xiàn)該傳感器具有良好的選擇性和靈敏度，該傳感器通過不同擊穿電壓可準確識別氣體種類，如圖1.2(a)所示。通過測量不同相對濃度的氦氣與空氣混合物的擊穿電壓，該傳感器在常溫常壓下，當被測氣體與空氣混合物在低百分比水平時具有較好的應用前景，其氣體傳感器的檢測限約為5%，如圖1.2(b)所示。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，與CNTs電極相比，ZnO納米線的穩(wěn)定性和抗氧化性更好。(a)不同氣體的擊穿電壓(b)濃度敏感特性曲線圖1.2傳感器敏感特性曲線2013年，Chang等[15]采用Co-Ti在CNTs表面沉積形成催化層，將該Co-Ti-CNTs材料用作為陰極，氧化銦錫為陽極，構成兩電極電離式傳感器。在0.035Torr的低氣壓
論文研究框架圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于金礦規(guī)格單元數(shù)據(jù)的機器學習方法在成礦建模分析中的應用[J]. 張野,李明超,韓帥,任秋兵,朱月琴. 大地構造與成礦學. 2020(02)
[2]基于隨機分布式嵌入框架及BP神經(jīng)網(wǎng)絡的超短期電力負荷預測[J]. 李國慶,劉釗,金國彬,權然. 電網(wǎng)技術. 2020(02)
[3]基于陽極氧化法的TiO2納米管制備及生成過程分析[J]. 成先雄,陳于梁,孔張亮,廖金明,連軍鋒,黃雅蓮. 化工進展. 2020(03)
[4]基于神經(jīng)網(wǎng)絡模型及預測控制DMC的火電機組脫硝控制策略[J]. 王天堃. 中國電力. 2019(12)
[5]采油過程多尺度狀態(tài)特征生成的有桿泵動態(tài)液面預測[J]. 侯延彬,高憲文,李翔宇. 化工學報. 2019(S2)
[6]基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡模型的交通事故預測[J]. 張志豪,楊文忠,袁婷婷,李東昊,王雪穎. 計算機工程與應用. 2019(14)
[7]利用聚類分析和離群點檢測的數(shù)據(jù)填補方法[J]. 馬永軍,汪睿,李亞軍,陳海山. 計算機工程與設計. 2019(03)
[8]陽極氧化條件對TiO2納米管陣列的影響和調(diào)控[J]. 羅永平,李水根,徐順建,肖宗湖,鐘煒,歐惠,付海燕. 新余學院學報. 2018(06)
[9]ZnO納米線的快速生長機理及其場發(fā)射性能研究[J]. 鄭中華,林建平,楊智. 液晶與顯示. 2018(09)
[10]陽極氧化法制備TiO2納米管的場發(fā)射掃描電鏡和原子力顯微鏡測試比較研究[J]. 郭志峰. 安徽師范大學學報(自然科學版). 2018(05)
碩士論文
[1]二氧化鈦納米管陣列的制備、改性和氫氣敏感性能研究[D]. 荀海濤.中國科學技術大學 2018
[2]負電暈放電特性數(shù)值模擬與實驗研究[D]. 孫洪宇.華北電力大學(北京) 2018
[3]基于AFM探針的電暈放電初步研究[D]. 趙貴.中國科學技術大學 2011
本文編號：3406001
【文章來源】：西安科技大學陜西省
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
傳感器敏感特性曲線
1緒論3圖1.1(a)所示。利用制備的傳感器進行了放電特性測試實驗，發(fā)現(xiàn)與普通碳納米管（CarbonNanotubes，CNTs）相比，使用ZnO納米線作為電離式氣體傳感器的陽極，能在相對低的電壓下發(fā)生氣體電離，但研究還發(fā)現(xiàn)，與CNTs電極相比，ZnO納米線電極的擊穿更低，如圖1.1(b)所示。(a)電離式傳感器結構示意圖(b)擊穿電壓-電流曲線圖1.1基于ZnO納米線的電離式氣體傳感器模型及擊穿電壓-電流曲線文獻[12]利用ZnO納米線作為電離式傳感器的電極，并測試了He、NO2、H2、CO、Air及O2六種氣體的放電特性，發(fā)現(xiàn)該傳感器具有良好的選擇性和靈敏度，該傳感器通過不同擊穿電壓可準確識別氣體種類，如圖1.2(a)所示。通過測量不同相對濃度的氦氣與空氣混合物的擊穿電壓，該傳感器在常溫常壓下，當被測氣體與空氣混合物在低百分比水平時具有較好的應用前景，其氣體傳感器的檢測限約為5%，如圖1.2(b)所示。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，與CNTs電極相比，ZnO納米線的穩(wěn)定性和抗氧化性更好。(a)不同氣體的擊穿電壓(b)濃度敏感特性曲線圖1.2傳感器敏感特性曲線2013年，Chang等[15]采用Co-Ti在CNTs表面沉積形成催化層，將該Co-Ti-CNTs材料用作為陰極，氧化銦錫為陽極，構成兩電極電離式傳感器。在0.035Torr的低氣壓
論文研究框架圖
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于金礦規(guī)格單元數(shù)據(jù)的機器學習方法在成礦建模分析中的應用[J]. 張野,李明超,韓帥,任秋兵,朱月琴. 大地構造與成礦學. 2020(02)
[2]基于隨機分布式嵌入框架及BP神經(jīng)網(wǎng)絡的超短期電力負荷預測[J]. 李國慶,劉釗,金國彬,權然. 電網(wǎng)技術. 2020(02)
[3]基于陽極氧化法的TiO2納米管制備及生成過程分析[J]. 成先雄,陳于梁,孔張亮,廖金明,連軍鋒,黃雅蓮. 化工進展. 2020(03)
[4]基于神經(jīng)網(wǎng)絡模型及預測控制DMC的火電機組脫硝控制策略[J]. 王天堃. 中國電力. 2019(12)
[5]采油過程多尺度狀態(tài)特征生成的有桿泵動態(tài)液面預測[J]. 侯延彬,高憲文,李翔宇. 化工學報. 2019(S2)
[6]基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡模型的交通事故預測[J]. 張志豪,楊文忠,袁婷婷,李東昊,王雪穎. 計算機工程與應用. 2019(14)
[7]利用聚類分析和離群點檢測的數(shù)據(jù)填補方法[J]. 馬永軍,汪睿,李亞軍,陳海山. 計算機工程與設計. 2019(03)
[8]陽極氧化條件對TiO2納米管陣列的影響和調(diào)控[J]. 羅永平,李水根,徐順建,肖宗湖,鐘煒,歐惠,付海燕. 新余學院學報. 2018(06)
[9]ZnO納米線的快速生長機理及其場發(fā)射性能研究[J]. 鄭中華,林建平,楊智. 液晶與顯示. 2018(09)
[10]陽極氧化法制備TiO2納米管的場發(fā)射掃描電鏡和原子力顯微鏡測試比較研究[J]. 郭志峰. 安徽師范大學學報(自然科學版). 2018(05)
碩士論文
[1]二氧化鈦納米管陣列的制備、改性和氫氣敏感性能研究[D]. 荀海濤.中國科學技術大學 2018
[2]負電暈放電特性數(shù)值模擬與實驗研究[D]. 孫洪宇.華北電力大學(北京) 2018
[3]基于AFM探針的電暈放電初步研究[D]. 趙貴.中國科學技術大學 2011
本文編號：3406001
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