本文關(guān)鍵詞：基于半導(dǎo)體氧化物及其復(fù)合材料的化學(xué)傳感器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳感器是獲取信息的器件或系統(tǒng)，在信息技術(shù)的鏈條中處于源頭的位置。作為化學(xué)傳感器的重要分支，氣體與濕度傳感器廣泛應(yīng)用在環(huán)境、安全、氣象、工業(yè)控制和醫(yī)療福祉等領(lǐng)域，引起了人們?cè)絹?lái)越多的重視。為了更好的滿足上述各個(gè)領(lǐng)域的需求，，氣體和濕度傳感器也在追求高靈敏度、良好的選擇性、快的響應(yīng)恢復(fù)速度、低檢測(cè)下限、高可靠性和低功耗等指標(biāo)。敏感材料作為氣體和濕度傳感器的核心，直接影響著傳感器的特性，因此，開(kāi)發(fā)高性能敏感材料對(duì)于提升傳感器的性能至關(guān)重要。本論文面向高性能氣體與濕度傳感器的開(kāi)發(fā)，對(duì)半導(dǎo)體氧化物及其復(fù)合材料的制備及其氣體與濕度敏感特性進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，具體內(nèi)容如下： 1.利用微波輻照法及后續(xù)的熱處理制備了分散性較好的WO3納米顆粒，以該材料為敏感材料制備了氣體傳感器并對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試。傳感特性測(cè)試表明，基于WO3納米顆粒的氣體傳感器可以在較低的溫度下工作，且其對(duì)低濃度NO2表現(xiàn)出了較高的響應(yīng)。此外，該傳感器的檢測(cè)下限低至5ppb。 2.通過(guò)煅燒由微波溶劑熱法制備的W18O49納米線制備了納米棒構(gòu)成的單分散花狀WO3結(jié)構(gòu)。基于上述材料的傳感器對(duì)ppb量級(jí)的NO2具有較高的響應(yīng)及較好的選擇性，此外，其工作溫度較低，僅為90°C。當(dāng)工作溫度達(dá)到300°C時(shí)，傳感器對(duì)100ppm丙酮具有較快的響應(yīng)恢復(fù)速度。 3.利用微波水熱法成功地制備了單分散的分等級(jí)球狀WO3并探討了水熱反應(yīng)時(shí)間對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)和形貌的影響。結(jié)果表明水熱反應(yīng)時(shí)間對(duì)材料的尺寸和分散性具有很大影響。利用所制備的分等級(jí)球狀WO3構(gòu)筑的氣體傳感器對(duì)丙酮顯示了較好的選擇性和重復(fù)性。此外，在10-1000ppm濃度范圍，傳感器的響應(yīng)值與丙酮濃度呈現(xiàn)線性關(guān)系。 4.利用微波水熱法一步合成了海膽狀CuO-還原氧化石墨烯(rGO)復(fù)合材料，研究了rGO的引入對(duì)復(fù)合材料的影響以及復(fù)合材料的濕敏特性。研究表明純的rGO對(duì)濕度幾乎沒(méi)有響應(yīng)，但是基于上述復(fù)合材料的濕度傳感器具有高靈敏度、快速響應(yīng)-恢復(fù)特性和好的重復(fù)性。此外，對(duì)復(fù)合材料的濕度敏感機(jī)理進(jìn)行了深入討論，利用肖特基結(jié)接觸對(duì)傳感器的濕敏性質(zhì)進(jìn)行了解釋。
【關(guān)鍵詞】：化學(xué)傳感器 半導(dǎo)體氧化物 石墨烯 復(fù)合材料 氣體傳感器 濕度傳感器
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212.2
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-46
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 化學(xué)傳感器13-32
• 1.2.1 氣體傳感器13-29
• 1.2.1.1 半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器的主要類型14-17
• 1.2.1.2 半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器的主要特點(diǎn)17-19
• 1.2.1.3 半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器的敏感機(jī)理19-21
• 1.2.1.4 基于 WO3材料的氣體傳感器21-29
• 1.2.2 濕度傳感器29-32
• 1.2.2.1 濕度的定義及表示方法29-30
• 1.2.2.2 濕度傳感器的主要類型30
• 1.2.2.3 濕度傳感器的主要參數(shù)及特性30-31
• 1.2.2.4 濕度傳感器的敏感機(jī)理31-32
• 1.3 石墨烯及石墨烯-半導(dǎo)體氧化物復(fù)合材料32-46
• 1.3.1 石墨烯的基本結(jié)構(gòu)及性質(zhì)32-35
• 1.3.1.1 石墨烯的電子性質(zhì)和能帶結(jié)構(gòu)33
• 1.3.1.2 電荷輸運(yùn)性質(zhì)33-34
• 1.3.1.3 光學(xué)性質(zhì)34
• 1.3.1.4 熱導(dǎo)性質(zhì)34
• 1.3.1.5 力學(xué)性質(zhì)34-35
• 1.3.2 石墨烯的制備35-40
• 1.3.2.1 機(jī)械剝離法36
• 1.3.2.2 外延生長(zhǎng)法36-37
• 1.3.2.3 化學(xué)氣相沉積法37
• 1.3.2.4 有機(jī)合成法37
• 1.3.2.5 化學(xué)氧化還原法37-40
• 1.3.3 石墨烯-半導(dǎo)體氧化物復(fù)合材料的制備及應(yīng)用40-46
• 第二章 基于 WO_3材料的 NO_2傳感器46-68
• 2.1 引言46
• 2.2 基于 WO_3納米顆粒的 NO_2傳感器46-54
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器47
• 2.2.2 材料的合成47-48
• 2.2.3 器件的制作48-49
• 2.2.4 結(jié)果與討論49-54
• 2.2.4.1 材料形貌及結(jié)構(gòu)49-50
• 2.2.4.2 器件敏感特性50-54
• 2.2.5 本節(jié)小結(jié)54
• 2.3 基于花狀 WO_3分等級(jí)結(jié)構(gòu)的 NO_2傳感器54-68
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器55
• 2.3.2 材料的制備55-56
• 2.3.3 器件的制作56
• 2.3.4 結(jié)果與討論56-67
• 2.3.4.1 材料形貌及結(jié)構(gòu)56-60
• 2.3.4.2 器件敏感特性60-67
• 2.3.5 本節(jié)小結(jié)67-68
• 第三章 基于單分散的分等級(jí)球狀 WO_3材料的丙酮傳感器68-80
• 3.1 引言68
• 3.2 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器68-69
• 3.3 材料的制備69
• 3.4 器件的制備69
• 3.5 結(jié)果與討論69-78
• 3.5.1 材料形貌及結(jié)構(gòu)69-73
• 3.5.2 器件敏感特性73-78
• 3.6 本章小結(jié)78-80
• 第四章 基于石墨烯-海膽狀 CuO 復(fù)合材料的濕度傳感器80-94
• 4.1 引言80-81
• 4.2 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器81-82
• 4.3 材料的制備82-83
• 4.3.1 氧化石墨烯的制備82
• 4.3.2 CuO-rGO 復(fù)合材料的制備82-83
• 4.4 器件的制備及測(cè)試83-84
• 4.5 結(jié)果與討論84-93
• 4.5.1 材料形貌及結(jié)構(gòu)84-89
• 4.5.2 器件敏感特性89-93
• 4.6 本章小結(jié)93-94
• 第五章 結(jié)論與展望94-96
• 參考文獻(xiàn)96-115
• 作者簡(jiǎn)介115
• 博士期間發(fā)表論文列表115-117
• 致謝117

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 侯長(zhǎng)軍;刁顯珍;唐一科;霍丹群;韋立凡;;微型反應(yīng)器法納米WO_3粉體的合成及表征[J];稀有金屬材料與工程;2007年S3期

2 ;Simple point contact WO_3 sensor for NO_2 sensing and relevant impedance analysis[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2012年12期

3 陳偉良;尹靜;黃春舒;王學(xué)偉;袁志好;別利劍;;金修飾ZnO納米棒陣列制備及對(duì)甲醛氣敏性能[J];無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2010年04期

4 郭先芝;康艷飛;楊太利;王淑榮;;基于聚噻吩/WO_3的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料低溫NO_2傳感器(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年02期

  本文關(guān)鍵詞：基于半導(dǎo)體氧化物及其復(fù)合材料的化學(xué)傳感器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：410908