發(fā)布時(shí)間：2018-06-07 13:43

  本文選題：納米材料 + 多孔陽(yáng)極氧化鋁��； 參考：《上海交通大學(xué)》2011年碩士論文

【摘要】：電化學(xué)氧化高純鋁片制得的多孔氧化鋁模板具有獨(dú)特的規(guī)則有序的納米孔陣列,在納米技術(shù)、物理光電子學(xué)等方面具有廣泛的應(yīng)用。該材料的制備方法簡(jiǎn)單低廉,近幾年來(lái)越來(lái)越多的引起了人們的關(guān)注及深入研究。本文首先介紹了納米材料的發(fā)展歷史,制備工藝和研究手段。接下來(lái)介紹了傳感器分類(lèi),濕敏傳感器原理和分類(lèi),并詳述濕敏傳感器的主要性能指標(biāo)。 本文主要研究高場(chǎng)條件下,電化學(xué)方法制備高度有序納米多孔氧化鋁模板的制備工藝及在濕敏傳感器中的應(yīng)用。在傳統(tǒng)條件下,多孔陽(yáng)極氧化鋁的大多在低場(chǎng)條件下制備,由于反應(yīng)速率較慢,限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。高場(chǎng)條件下反應(yīng)較快,但制備工藝很不完善,為此,我們研究了多孔氧化鋁在高場(chǎng)下制備工藝。在研究過(guò)程中,我們得到了高場(chǎng)條件下完整的電流時(shí)間曲線。通過(guò)顯微研究,我們發(fā)現(xiàn)高場(chǎng)條件下氧化鋁的生長(zhǎng)過(guò)程和低場(chǎng)有很多區(qū)別:在電流特性曲線上,高場(chǎng)的電流上升階段是孔增長(zhǎng)階段,而低場(chǎng)則是孔引發(fā)階段�？组g距是隨時(shí)間變化的過(guò)程,在一次氧化中,表面的孔距是氧化10min后的一半。這一方面,我們運(yùn)用電流變化導(dǎo)致的應(yīng)力變化來(lái)解釋。同時(shí)這種應(yīng)力變化也會(huì)造成表面的塑性破壞等特點(diǎn)。 由于多孔氧化鋁高度有序的孔陣列結(jié)構(gòu),其孔隙率非常高,同時(shí)氧化鋁對(duì)于濕度有很好的響應(yīng)性,所以多孔陽(yáng)極氧化鋁也常被用來(lái)制備濕敏傳感器。高場(chǎng)電化學(xué)氧化得到的氧化鋁薄膜中含有高含量的雜質(zhì)離子,而雜質(zhì)離子有助于電子導(dǎo)電,這會(huì)使得在低濕度區(qū)域濕敏傳感器有較好的靈敏度。在文中,我們通過(guò)擴(kuò)孔改變表面的雜質(zhì)分布來(lái)改善低濕度的靈敏度,并且適當(dāng)降低高濕度靈敏度。由于在草酸中進(jìn)行氧化,氧化鋁薄膜內(nèi)含有草酸根陰離子,我們進(jìn)行擴(kuò)孔工藝,使得草酸根分解產(chǎn)生二氧化碳。由于二氧化碳的解離度很高,在水溶液中極易解離成項(xiàng)質(zhì)子。根據(jù)高濕度質(zhì)子導(dǎo)電的機(jī)理,很容易提高濕敏傳感器的靈敏度。由于低濕度靈敏度提高,高濕度區(qū)域靈敏度降低,傳感器的線性響應(yīng)提高。 以上研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(10874115),國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2010CB933702)及上海市納米科技專(zhuān)項(xiàng)(0952nm01900),上海市重大基礎(chǔ)研究目(08JC1411000)和中國(guó)高等教育博士點(diǎn)研究基金的資助,特此感謝!
[Abstract]:Porous alumina templates prepared by electrochemical oxidation of high purity aluminum wafers have unique regular ordered nano-porous arrays and have been widely used in nanotechnology physical optoelectronics and so on. The preparation method of this material is simple and cheap, and more people pay attention to it in recent years. In this paper, the development history, preparation technology and research methods of nanomaterials are introduced. Then, the sensor classification, the principle and classification of humidity sensor are introduced, and the main performance indexes of humidity sensor are described in detail. The preparation process of highly ordered porous alumina template and its application in humidity sensor were studied in this paper. Under the traditional conditions, porous anodic alumina is mostly prepared in low field, which limits its further application due to its slow reaction rate. Under the condition of high field, the reaction is fast, but the preparation process is not perfect. Therefore, we have studied the preparation process of porous alumina under high field. In the course of the study, we obtained the complete current time curve under the condition of high field. Through microscopic study, we find that there are many differences between the growth process of alumina and the low field in the high field. In the current characteristic curve, the current rising stage in the high field is the pore growth stage, while the low field is the orifice initiation stage. The pore spacing varies with time. In the first oxidation, the pore spacing of the surface is half of that after 10min oxidation. In this respect, we use changes in stress caused by changes in current to explain. At the same time, the change of stress will also cause plastic failure on the surface. Porous anodic alumina is often used to fabricate humidity sensors because of its highly ordered pore array structure and its high porosity and good humidity response. The aluminum oxide film obtained by high field electrochemical oxidation contains high content of impurity ions, which is helpful to electron conduction, which makes the humidity sensor have better sensitivity in low humidity region. In this paper, we improve the sensitivity of low humidity and reduce the sensitivity of high humidity by changing the surface impurity distribution. Because oxalate is oxidized in oxalic acid, oxalate anion is found in alumina film. Due to the high degree of dissociation of carbon dioxide, protons are easily dissociated in aqueous solution. According to the mechanism of high humidity proton conduction, it is easy to improve the sensitivity of humidity sensor. Because of the increase of low humidity sensitivity, the sensitivity of high humidity region is decreased, and the linear response of sensor is improved. The above research is supported by the National Natural Science Foundation of China 10874115, the National key basic Research Project 2010 CB933702), the Shanghai Nano-Science and Technology Project (0952nm01900), the important basic Research item of Shanghai (08JC1411000) and the doctoral Research Foundation of higher Education of China. Thank you for this!
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TB383.1;TP212.1

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本文編號(hào)：1991370