本文選題：泡沫鎳 + 氧化鎳　； 參考：《吉林大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：化學(xué)傳感器已經(jīng)在環(huán)境保護(hù)、醫(yī)學(xué)診斷、工業(yè)生產(chǎn)、食品安全等方面具有了廣泛應(yīng)用。高性能傳感器的研究關(guān)鍵在于制備出性能優(yōu)異的敏感材料,因此制備出靈敏度高,檢測極限低,響應(yīng)速度快,選擇性好的傳感器材料一直是材料研究領(lǐng)域的重要研究課題。納米材料具有的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)等優(yōu)勢,使納米材料作為敏感材料具有獨(dú)特的優(yōu)勢。多孔泡沫金屬材料是一種具有三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型功能材料,相對于致密金屬材料,具有如密度小、比表面積大等優(yōu)勢。在進(jìn)行敏感測試時(shí),直接把各種納米敏感材料生長在三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上,充分利用基底的結(jié)構(gòu)特性,有效發(fā)揮納米敏感材料形態(tài)、形貌和結(jié)構(gòu)對敏感特性的優(yōu)勢,可以進(jìn)一步提高傳感器的靈敏度,實(shí)現(xiàn)低濃度檢測。本論文將敏感材料與泡沫鎳相結(jié)合,利用多種方法,調(diào)控反應(yīng)條件,將氧化銦、氧化鎳敏感材料直接生長在泡沫鎳基底材料上,研制了具有高選擇性,高靈敏度的電化學(xué)傳感器及半導(dǎo)體氣體傳感器,主要內(nèi)容如下:我們首先開展了氧化銦與氧化鎳復(fù)合材料對于葡萄糖的電化學(xué)敏感特性方面的研究。采用一步氧化法,在泡沫鎳基底上實(shí)現(xiàn)了氧化鎳、氧化銦兩種氧化物的共同生長與沉積。通過SEM和XPS表征證明了銦元素對于氧化鎳材料生長的調(diào)控作用。在優(yōu)化生長工藝后,該材料展現(xiàn)出了優(yōu)秀的電化學(xué)敏感特性,改善了對葡萄糖的電化學(xué)靈敏度與檢測限,其最佳靈敏度達(dá)到了58170 mA mM~（-1） cm~（-2）,同時(shí)檢測下限達(dá)到了0.1μM。由于二氧化錫對葡萄糖具有較好的催化氧化能力,因此在前面的工作基礎(chǔ)上,我們通過進(jìn)一步引入氧化錫來提升產(chǎn)物對葡萄糖的靈敏度。電化學(xué)測試結(jié)果表明,該材料的電化學(xué)敏感特性進(jìn)一步提升,其對葡萄糖的最佳靈敏度達(dá)到了107970mA mM~（-1） cm~（-2）,同時(shí)檢測下限達(dá)到了0.01μM。在氣敏特性研究方面,我們設(shè)計(jì)了一套能夠測試三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)氣敏材料以及一般的片狀、薄膜敏感材料氣敏特性的氣敏材料測試系統(tǒng),測量電阻范圍1~200兆歐姆,為新型氣敏材料的研發(fā)創(chuàng)造了測試條件;然后以泡沫鎳為基底,通過高溫?zé)Y(jié)生長了p型氧化鎳,采用SEM、XRD等方法對泡沫鎳@氧化鎳進(jìn)行了形貌與結(jié)構(gòu)分析與表征;利用自行研制組裝的氣敏材料測試系統(tǒng),測試了產(chǎn)物的氣敏特性,探索了最佳生長條件,為制備具有pn結(jié)構(gòu)的氣敏材料奠定了基礎(chǔ)。采用水熱法,在泡沫鎳@氧化鎳表面生長了一層氧化銦納米材料,采用SEM、XRD對產(chǎn)物進(jìn)行了表征,研究了反應(yīng)條件對泡沫鎳@氧化鎳@氧化銦的形貌和氣敏特性的影響;進(jìn)一步以葡萄糖為模板,在泡沫鎳@氧化鎳基底上生長了氧化銦材料,對制備條件進(jìn)行了優(yōu)化后,泡沫鎳@氧化鎳基底上生長的氧化銦材料對100 ppm乙醇的靈敏度達(dá)可以達(dá)到8以上。由于對電極進(jìn)行修飾可能提高電極的性能,我們在成功制備了MoO_3修飾的In_2O_3后,將其作為電極材料應(yīng)用在平面式NO_2傳感器上,使傳感器的性能得到明顯的提高。除氧化銦外,我們還嘗試了在泡沫鎳@氧化鎳表面生長了二氧化錫納米材料,并對其氣敏特性進(jìn)行了研究。采用溶膠凝膠與水熱結(jié)合的方法,制備了泡沫鎳@氧化鎳@二氧化錫納米材料,利用XRD與SEM進(jìn)行了表征,優(yōu)化了反應(yīng)條件,研究了制備條件對氣敏特性的影響,并通過鑭摻雜,使產(chǎn)物的靈敏度得到大幅度改善,對100 ppm乙醇的靈敏度提高到14,與未摻雜時(shí)相比,靈敏度提升了兩倍多。最后,我們以泡沫鎳@氧化鎳@二氧化錫材料為例,建立了泡沫鎳基pn結(jié)構(gòu)氣敏測試的等效電路,分析了結(jié)構(gòu)中影響靈敏度的因素,對進(jìn)一步提高pn結(jié)構(gòu)的敏感性能奠定了基礎(chǔ)。綜上所述,我們不僅大膽地嘗試通過調(diào)控活性缺陷氧濃度和多元復(fù)合提高敏感電極對葡萄糖的敏感特性,而且創(chuàng)新性地把三維多孔泡沫鎳應(yīng)用在氣體傳感器領(lǐng)域,通過制備大面積pn結(jié)構(gòu)改善材料的氣敏特性,為提升敏感材料的特性、研制新型傳感器提供了新思路。
[Abstract]:A new type of sensor with high sensitivity , low detection limit , high response speed and good selectivity has been developed .
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李振昊;李文樂;孔繁華;閻立軍;任春曉;;摻雜二氧化錫的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2010年12期

2 林志東;宋文龍;王珂;郭春亮;陳雙;;聚乙二醇修飾納米二氧化錫的制備及氣敏特性[J];武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào);2013年03期

3 陳媚媚;鄭陶雷;王宗利;李俊杰;顧長志;;二氧化錫納米梭陣列的合成與場發(fā)射特性研究[J];液晶與顯示;2007年06期

4 陳春華,劉勇,沈瑜生;二氧化錫納米粉料的制備及其氣敏性能[J];傳感器技術(shù);1993年06期

5 曲喜新,李勇,嚴(yán)康寧;二氧化錫超微粒薄膜的結(jié)構(gòu)[J];電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);1990年05期

6 李玉國;翟冠楠;張曉森;王宇;方香;;二氧化錫納米線自催化生長及其發(fā)光特性研究[J];半導(dǎo)體光電;2013年01期

7 周歧發(fā),林光明,張進(jìn)修;SnO_2超微粉的合成及其特性研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);1995年04期

8 張維新,柳連俊;二氧化錫材料氣敏機(jī)理的研究[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);1989年02期

9 蘇欣;;二氧化錫坩堝的制造和使用——綜述[J];光學(xué)工程;1975年03期

10 李金華,袁寧一,李坤,湯國英,陳王麗華;二氧化錫襯底上Sol-GelPLT膜的性能研究[J];江蘇石油化工學(xué)院學(xué)報(bào);2001年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 蔣海燕;戴洪興;何洪;;蠕蟲狀介孔二氧化錫的合成及表征[A];第六屆全國環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

2 農(nóng)永萍;;火焰原子吸收分光光度法測定二氧化錫中鉛、銅的研究[A];中國有色金屬學(xué)會重有色金屬冶金學(xué)術(shù)委員會第八屆全國錫銻冶煉及加工生產(chǎn)技術(shù)交流會論文集[C];2006年

3 汪慶衛(wèi);寧偉;蔣守宏;沈玉君;;二氧化錫電極的研究及其發(fā)展[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集Ⅲ[C];2004年

4 汪慶衛(wèi);寧偉;蔣守宏;沈玉君;;二氧化錫電極的研究及其發(fā)展[A];全國玻璃窯爐技術(shù)研討交流會論文集[C];2004年

5 趙娜;李大光;趙豐華;傅維勤;;二氧化錫納/微米結(jié)構(gòu)材料的制備與表征[A];中國化學(xué)會第26屆學(xué)術(shù)年會納米化學(xué)分會場論文集[C];2008年

6 劉暢;匡勤;謝兆雄;鄭蘭蓀;;不同貴金屬負(fù)載的二氧化錫納米八面體的氣敏性質(zhì)研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第4分會場摘要集[C];2012年

7 陳帥;齊利民;;二氧化錫納米棒陣列的可控合成及其高倍率鋰電性能[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第4分會場摘要集[C];2012年

8 陳帥;齊利民;;二氧化錫介晶納米棒陣列及其復(fù)合結(jié)構(gòu)的可控合成與鋰電性能研究[A];中國化學(xué)會第十四屆膠體與界面化學(xué)會議論文摘要集-第1分會：表面界面與納米結(jié)構(gòu)材料[C];2013年

9 宗福建;李立君;崔曉東;馬洪磊;馬瑾;張錫健;計(jì)峰;肖洪地;;二氧化錫納米線的生長機(jī)理研究[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（7）[C];2007年

10 李蕾;曲風(fēng)玉;;分子篩模板法合成二氧化錫介孔材料及其氣敏性能研究[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第8分會場摘要集[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉剛;二氧化錫納米材料的制備及其氣敏性能研究[D];上海大學(xué);2015年

2 王夢亞;多層次纖維結(jié)構(gòu)的錫基納米復(fù)合材料制備及其儲鋰性能的研究[D];浙江大學(xué);2017年

3 萬遠(yuǎn)鑫;高性能鋰離子電池負(fù)極材料的設(shè)計(jì)研究[D];南京大學(xué);2017年

4 蔡昊;基于泡沫鎳三維網(wǎng)絡(luò)基底的敏感材料的制備與特性研究[D];吉林大學(xué);2017年

5 汪慶衛(wèi);稀土摻雜二氧化錫陶瓷電極的制備及性能研究[D];東華大學(xué);2012年

6 王磊;二氧化錫納米材料的制備與擴(kuò)展[D];華東理工大學(xué);2011年

7 管越;二氧化錫納米材料的制備及其氣敏特性的研究[D];吉林大學(xué);2014年

8 夏鑫;二氧化錫納米纖維結(jié)構(gòu)構(gòu)建及其性能的研究[D];江南大學(xué);2013年

9 江名喜;配合—水熱氧化法合成銻摻雜二氧化錫納米粉末及其吸波性能的研究[D];中南大學(xué);2006年

10 甘露;納米二氧化錫氣敏薄膜的研究[D];華中科技大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 高宇曦;負(fù)載型二氧化錫基納米材料的制備、表征及其甲醇電氧化催化性能的研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

2 許旺旺;SnO_2/導(dǎo)電聚合物異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒陣列的構(gòu)筑及其電化學(xué)性能研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

3 李穎;氧化銻錫（ATO）的制備及其性能的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

4 史雅琪;聚苯胺及其復(fù)合納米纖維的制備與表征[D];大連交通大學(xué);2015年

5 蔣建忠;三維石墨烯基氧化錫多元復(fù)合材料的鋰電性能研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年

6 汪文峰;二氧化錫—碳基復(fù)合材料在鋰離子電池中的應(yīng)用[D];上海大學(xué);2015年

7 陳程;氟磷共摻雜二氧化錫（FPTO）導(dǎo)電材料的制備及性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

8 張碩;二氧化錫納米結(jié)構(gòu)的可控合成及其在量子點(diǎn)敏化光伏電池中的應(yīng)用[D];河南師范大學(xué);2015年

9 張琳;NO在潔凈及摻雜Cu的SnO_2體系的第一性原理研究[D];河南師范大學(xué);2015年

10 陳俊超;二氧化錫與伽馬氧化鋁納米材料表面結(jié)構(gòu)的固體核磁共振研究[D];南京大學(xué);2015年

，

本文編號：2015353