發(fā)布時間：2017-05-01 06:12

  本文關(guān)鍵詞：金屬氧化物半導(dǎo)體共軸纖維及其氣體傳感性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文致力于利用金屬氧化物纖維研究開發(fā)高性能氣體傳感器。針對納米粒子易團聚造成敏感材料表面利用率低的缺點，通過改進傳統(tǒng)的靜電紡絲方法構(gòu)建一維中空結(jié)構(gòu)纖維、孔徑不同的中空結(jié)構(gòu)纖維來實現(xiàn)增大敏感材料的比表面積，提高其氣體敏感特性的目的；利用共軸靜電紡絲方法將不同組分的金屬氧化物半導(dǎo)體巧妙地結(jié)合到一起構(gòu)建核殼結(jié)構(gòu)異質(zhì)納米纖維達到增感的目的；針對p型金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏材料的靈敏度低，選擇性差等缺點，通過摻雜不同組分的金屬元素對核殼結(jié)構(gòu)NiO微球進行功能改性，實現(xiàn)p型半導(dǎo)體核殼結(jié)構(gòu)NiO微球的高靈敏度及高選擇性的氣敏特性。在上述基礎(chǔ)上，研究了五種高性能氣體傳感器，對其敏感材料的形成過程以及敏感特性提高的內(nèi)在原因進行分析，得到如下主要成果： 1.利用共軸靜電紡絲方法合成了中空結(jié)構(gòu)SnO2纖維，解決了大量納米顆粒堆積造成的敏感材料表面利用率降低的問題，增加了纖維結(jié)構(gòu)的比表面積。對比研究了中空結(jié)構(gòu)SnO2纖維與實心結(jié)構(gòu)SnO2纖維的氣敏性能，結(jié)果顯示中空結(jié)構(gòu)SnO2纖維對乙醇氣體的敏感特性明顯優(yōu)于實心結(jié)構(gòu)SnO2纖維。 2.利用共軸靜電紡絲方法合成了孔徑不同(~100nm，~500nm和~1μm)的中空結(jié)構(gòu)In2O3纖維。深入研究孔徑不同的中空結(jié)構(gòu)In2O3纖維對氣體傳感器的增感作用，增加了待測氣體分子在敏感材料表面的吸附量，，使敏感元件的靈敏度大幅提高。 3.將核殼結(jié)構(gòu)納米纖維材料應(yīng)用在氣體傳感器上，改善單一半導(dǎo)體敏感材料在傳感應(yīng)用中表現(xiàn)出的靈敏度低、選擇性差等問題，揭示了氣體傳感器性能高度依賴材料微觀結(jié)構(gòu)的規(guī)律性；通過內(nèi)外流體中高分子聚合物的不相溶特性形成α-Fe2O3@NiO核殼結(jié)構(gòu)納米纖維和Co3O4/α-Fe2O3核殼結(jié)構(gòu)納米纖維，深入分析核與殼在敏感特性方面各自的作用，建立了核殼結(jié)構(gòu)納米纖維材料的敏感機理模型。 4.利用靜電紡絲方法制備了核殼結(jié)構(gòu)NiO微球。針對p型半導(dǎo)體NiO對氣體的靈敏度低，選擇性差等缺點對其進行Cr元素摻雜，合成摻雜不同量Cr的核殼結(jié)構(gòu)NiO微球，將其應(yīng)用在氣體傳感器上，測試結(jié)果表明，其對間二甲苯氣體表現(xiàn)出高的靈敏度和優(yōu)異的選擇性，該傳感器適用于探測低濃度間二甲苯氣體。
【關(guān)鍵詞】：金屬氧化物半導(dǎo)體 靜電紡絲 氣體傳感器 靈敏度
【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】：2015
【分類號】：TN304
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-28
• 1.1 氣體傳感器概述10-15
• 1.1.1 氣體傳感器的分類10-11
• 1.1.2 氣體傳感器的性能參數(shù)11-14
• 1.1.3 氣體傳感器的應(yīng)用14-15
• 1.2 金屬氧化物納米纖維氣體傳感器概述15-21
• 1.2.1 金屬氧化物納米纖維材料15-17
• 1.2.2 金屬氧化物納米纖維氣體傳感器的敏感機理17-21
• 1.3 靜電紡絲技術(shù)概述21-26
• 1.3.1 靜電紡絲技術(shù)發(fā)展歷史21-22
• 1.3.2 靜電紡絲技術(shù)原理22
• 1.3.3 靜電紡絲技術(shù)構(gòu)筑一維納米材料的優(yōu)勢22-23
• 1.3.4 納米纖維材料在氣體傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用23-26
• 1.4 本論文的研究意義及目的26-27
• 1.5 本論文選題思路27-28
• 第2章 中空結(jié)構(gòu) SnO_2纖維的設(shè)計及氣敏特性研究28-40
• 2.1 前言28
• 2.2 中空結(jié)構(gòu) SnO_2纖維的設(shè)計、制備及表征28-33
• 2.3 中空結(jié)構(gòu) SnO_2纖維氣敏性能測試與分析33-38
• 2.4 中空結(jié)構(gòu) SnO_2纖維氣體傳感器的敏感機理分析38-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第3章 不同孔徑的中空結(jié)構(gòu) In_2O_3纖維的設(shè)計及氣敏特性40-54
• 3.1 前言40
• 3.2 不同孔徑的中空結(jié)構(gòu) In_2O_3纖維的設(shè)計、制備及表征40-45
• 3.3 不同孔徑的中空結(jié)構(gòu) In_2O_3纖維氣敏性能測試與分析45-50
• 3.4 不同孔徑的中空結(jié)構(gòu) In_2O_3纖維氣體傳感器的增感機制分析50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-54
• 第4章 核殼結(jié)構(gòu)異質(zhì)納米纖維的設(shè)計及氣敏特性研究54-79
• 4.1 前言54-55
• 4.2 核殼結(jié)構(gòu)α-Fe_2O_3@NiO 異質(zhì)納米纖維的設(shè)計及氣敏特性研究55-66
• 4.2.1 核殼結(jié)構(gòu)α-Fe_2O_3@NiO 異質(zhì)納米纖維的設(shè)計、制備及表征55-60
• 4.2.2 核殼結(jié)構(gòu)α-Fe_2O_3@NiO 異質(zhì)納米纖維氣敏性能測試與分析60-64
• 4.2.3 n-MOS@p-MOS異質(zhì)納米纖維氣體傳感器的敏感機理分析64-66
• 4.3 核殼結(jié)構(gòu) Co_3O_4@ α-Fe_2O_3異質(zhì)納米纖維的設(shè)計及氣敏特性66-76
• 4.3.1 核殼結(jié)構(gòu) Co_3O_4@ α-Fe_2O_3異質(zhì)納米纖維的設(shè)計、制備及表征66-70
• 4.3.2 核殼結(jié)構(gòu) Co_3O_4@α-Fe_2O_3異質(zhì)納米纖維氣敏性能測試與分析70-74
• 4.3.3 p-MOS@n-MOS異質(zhì)納米纖維氣體傳感器的敏感機理分析74-76
• 4.4 本章小結(jié)76-79
• 第5章 核殼結(jié)構(gòu) NiO 微球的設(shè)計及氣敏特性79-93
• 5.1 前言79
• 5.2 摻雜 Cr的核殼結(jié)構(gòu) NiO微球設(shè)計、制備及表征79-85
• 5.3 摻雜 Cr的核殼結(jié)構(gòu) NiO微球氣敏性能測試與分析85-90
• 5.4 摻雜 Cr的核殼結(jié)構(gòu) NiO微球氣體傳感器的敏感機理分析90-91
• 5.5 本章小結(jié)91-93
• 第6章 總結(jié)93-96
• 參考文獻96-113
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文113
• 作者簡歷113-114
• 致謝114

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 沈帥;賈玉帥;范峰滔;馮兆池;李燦;;時間分辨紅外光譜研究Cr價態(tài)在La,Cr共摻雜SrTiO_3光催化劑中的作用(英文)[J];催化學(xué)報;2013年11期

2 SHAN Hao;LIU ChangBai;LIU Li;WANG LianYuan;LI ShouChun;ZHANG XiaoBo;BO XiaoQing;CHI Xiao;;Synthesis and acetone gas sensing properties of α-Fe_2O_3 nanotubes[J];Science China(Chemistry);2013年12期

3 陳鵬鵬;王兢;張春麗;郝育聞;杜海英;;基于電紡絲法的In_2O_3/CdO復(fù)合材料的制備及甲醛氣敏特性[J];物理化學(xué)學(xué)報;2013年08期

  本文關(guān)鍵詞：金屬氧化物半導(dǎo)體共軸纖維及其氣體傳感性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：338381