【摘要】：隨著科技不斷發(fā)展,汽車排氣、工業(yè)廢氣等污染物排放量越來越多,環(huán)境污染愈發(fā)嚴(yán)重,人身安全受到威脅。在眾多揮發(fā)性有害氣體中,乙醇是一種無色、有刺激性香味的氣體,長(zhǎng)期接觸乙醇?xì)怏w會(huì)引發(fā)頭痛、嗜睡和眼睛刺激等健康問題。氣體傳感器作為傳感器的一個(gè)重要分支,常用于檢測(cè)揮發(fā)性有害氣體,便于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)避免人身安全受到危害。Co_3O_4是一種典型的P型半導(dǎo)體,在氣體傳感器領(lǐng)域是一種常見的半導(dǎo)體金屬氧化物,MOF材料由于具有規(guī)整的形貌及大的比表面積被廣泛應(yīng)用。本論文以MOF為模板使用共沉淀法與高溫退火處理合成不同形貌的Co_3O_4/Fe_2O_3、Co_3O_4/ZnO、SnO_2/Co_3O_4@Co_3O_4復(fù)合材料,研究了其對(duì)乙醇?xì)怏w的氣敏性能并對(duì)氣敏機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)討論。以硫酸鈷、鐵氰化鉀、檸檬酸三鈉為原料,使用簡(jiǎn)單的兩步法制備方塊狀Co_3O_4/Fe_2O_3二元復(fù)合材料。利用XRD表征確定樣品的晶體結(jié)構(gòu),SEM及TEM表征觀察樣品的表面及內(nèi)部形貌,XPS表征確定各元素的存在。對(duì)兩種材料的氣敏性能進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果表明Co_3O_4/Fe_2O_3復(fù)合材料在140℃下對(duì)100 ppm的乙醇靈敏度為27.272,是純Fe_2O_3靈敏度的2.2倍。靈敏度的提高歸因于Co_3O_4/Fe_2O_3復(fù)合材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及Fe_2O_3和Co_3O_4之間P-N異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成。兩種材料均具有良好的重復(fù)性及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。以硝酸鈷、硝酸鋅、2-甲基咪唑?yàn)樵?使用共沉淀法及化學(xué)刻蝕法結(jié)合高溫煅燒制備核殼結(jié)構(gòu)Co_3O_4/ZnO復(fù)合材料。XRD表征結(jié)果說明,化學(xué)刻蝕前后所得產(chǎn)物均為Co/Zn-ZIF,高溫煅燒后全部轉(zhuǎn)變?yōu)镃o_3O_4/ZnO復(fù)合材料,并對(duì)材料進(jìn)行氣敏性能測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明核殼結(jié)構(gòu)Co_3O_4/ZnO在200℃下對(duì)100 ppm的乙醇靈敏度為38.87,是單殼Co_3O_4/ZnO的2.8倍。大的比表面積、多的氣體活性位點(diǎn)以及ZnO和Co_3O_4之間的P-N異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成是提升氣敏材料靈敏度的主要原因。以氯化鈷、氯化錫、氫氧化鈉為原料,使用共沉淀法結(jié)合兩步高溫煅燒技術(shù)制備空心核殼結(jié)構(gòu)方塊狀SnO_2/Co_3O_4@Co_3O_4復(fù)合材料。通過SEM及TEM表征觀察產(chǎn)物的形貌,所得到的產(chǎn)物為直徑約為250 nm的方塊。與空心結(jié)構(gòu)SnO_2/Co_3O_4復(fù)合材料進(jìn)行氣敏性能的比較,SnO_2/Co_3O_4@Co_3O_4氣敏材料在140°C下對(duì)100 ppm的乙醇靈敏度為27.69,SnO_2/Co_3O_4靈敏度為14.88。此外,對(duì)兩種材料的重復(fù)性、選擇性及穩(wěn)定性等氣敏性能進(jìn)行了測(cè)試。
【圖文】：

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文多功能、智能化等優(yōu)點(diǎn)[13]。年來，研究者們通過不懈努力推進(jìn)了氣體傳感器的發(fā)展，各種各樣具有不同素的金屬氧化物層出不窮，經(jīng)過加工的金屬氧化物可以檢測(cè)到的有毒有害多樣，如 NH3、NO2、CO、CO2、C2H5OH 等。目前，金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體傳感器的重要分支，由于其所擁有體積小且靈敏度高的特性，被研究。 氣體傳感器的分類氣體傳感器按照測(cè)試機(jī)理的不同來劃分，可分為固體電解質(zhì)式、接觸燃燒、電化學(xué)式及光學(xué)式傳感器[14]，如圖 1.1 所示。

由于其不含粘合劑，在 5000 圈之后也顯示出 80.5 ％的電容保其高循環(huán)穩(wěn)定性。劑3O4是一種常見的過渡金屬氧化物，由于其內(nèi)部同時(shí)含有 Co2+和 Co3+而具活性，被廣泛應(yīng)用到催化領(lǐng)域。Zhang Ming 等人[34]通過共沉淀法結(jié)合高備蛋黃結(jié)構(gòu) Co3O4/C@SiO2復(fù)合材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明得到的產(chǎn)物對(duì)廢水中PA）的降解具有優(yōu)異的活性，并且，這種設(shè)計(jì)極大地限制了有毒鈷離子實(shí)際應(yīng)用中的重大挑戰(zhàn)。Li Hongchao 等人[35]利用一種簡(jiǎn)便的方法，以 ZPd 作為催化劑，合成 Pd@PdO/Co3O4復(fù)合材料，如圖 1.2 所示。合成后的應(yīng)（OER）和氧化還原反應(yīng)（ORR）具有較高的電催化活性，可與商用催化劑相媲美，而其循環(huán)性能和穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于商用 RuO2和 Pt/C 電催化 MOF 模板化混合納米材料的設(shè)計(jì)和合成建立了一種有效的方法，并為在開發(fā)高性能電催化劑提供了巨大的潛力。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB34;TP212;TQ223.122

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10 ;“微機(jī)在氣敏材料研制及測(cè)試中的應(yīng)用”通過鑒定[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);1992年02期

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本文編號(hào)：2674035