本文關鍵詞：氧化鈷和氧化鈦與石墨烯復合物的氣敏性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著城市工業(yè)和汽車運輸業(yè)的發(fā)展,空氣污染日益嚴重,而VOC(揮發(fā)性有機物)是空氣污染的重要原因；同時室內(nèi)由于建筑、裝潢等原因,也存在一些VOC氣體,一定濃度的VOC氣體對人體具有很大的傷害；因此檢測VOC氣體具有很重要的意義。傳統(tǒng)的金屬氧化物半導體氣體傳感器可以檢測多種VOC氣體,但是存在一定的不足之處,例如,一般需要高溫下工作,傳感器的選擇性不好等,要解決這些問題,研發(fā)新的氣體敏感材料成為改善傳感器性能的重要途徑。從發(fā)現(xiàn)石墨烯以來,由于其具有特殊的物理、電化學特性,石墨烯作為良好的氣體敏感材料引起了廣泛的研究。本文主要研究金屬氧化物-還原氧化石墨烯復合材料相比于石墨烯和傳統(tǒng)的氣體敏感材料金屬氧化物在氣敏性能上的改善。本文通過水熱反應來還原氧化石墨烯,制備了金屬氧化物-還原氧化石墨烯復合材料,石墨烯復合材料有TiO2-rGO、Co3O4-rGO、ZnO-rGO,采用溶膠凝膠法制備了介孔TiO2微球、NiO包裹介孔TiO2微球復合材料,并且對材料的微觀結(jié)構進行XRD、SEM、 TEM、BET和Raman表征。從Co3O4-rGO復合材料的SEM圖中可以看出,Co3O4顆粒完美地插層在石墨烯的片層之間,增加了石墨烯片層之間的間隙。在TiO2微球的SEM圖上看到TiO2微球是介孔材料。將材料制作成電阻型厚膜氣敏元件,在室溫下對幾種材料進行了VOC氣體的氣敏測試。介孔TiO2微球?qū)Χ喾NVOC氣體具有高的響應量,TiO2-rGO復合材料對多種VOC氣體沒有響應或者響應量非常小,而NiO-TiO2復合材料對NH3蒸汽具有良好的選擇性。石墨烯復合材料Co3O4-rGO、ZnO-rGO相比于純rGO在對甲醇的響應時間縮短了很多；在靈敏度上比較,Co3O4-rGO復合材料中CO3O4-5 wt% rGO對60ppm NO2的響應量最大達到80%,是純rGO的響應量的近20倍。推測這是由于金屬氧化物Co3O4顆粒插層在石墨烯的片層之間,相當于制造出了多孔結(jié)構的石墨烯復合材料；另外一個原因是Co-C離子鍵之間的相互作用。石墨烯復合材料Co3O4-rGO和ZnO-rGO對甲醇氣體表現(xiàn)出了快速的響應和完全的恢復,推測這是由于甲醇與石墨烯的sp2雜化碳健之間的直接相互作用；但是對檢測甲醇氣體也存在響應量小的缺點。石墨烯復合材料Co3O4-rGO和ZnO-rGO雖然對NO2、NH3有很大的響應量,但傳感器對NH3表現(xiàn)出響應不恢復的特點,這一問題還有待解決。
【關鍵詞】：石墨烯 復合材料 VOC 氣體傳感器
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB33;TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 研究背景9
• 1.2 半導體型氣體傳感器的研究發(fā)展9-12
• 1.2.1 半導體型氣體傳感器的研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 半導體型氣體傳感器的性能指標10-12
• 1.3 氣體敏感材料石墨烯12-19
• 1.3.1 石墨烯的結(jié)構和特性12-14
• 1.3.2 石墨烯的應用14-16
• 1.3.3 石墨烯的制備方法16-17
• 1.3.4 氧化石墨烯17-18
• 1.3.5 原氧化石墨的方法18
• 1.3.6 石墨烯復合材料氣體傳感器的研究進展18-19
• 1.5 論文的選題和研究內(nèi)容19-21
• 2 材料制備與傳感器制備21-26
• 2.1 材料制備22-23
• 2.1.1 介孔TiO_2微球的制備方法22
• 2.1.2 rGO和Co_3O_4-rGO復合材料的制備方法22
• 2.1.3 ZnO-rGO復合材料的制備方法22-23
• 2.1.4 TiO_2-rGO復合材料的制備方法23
• 2.2 傳感器制備23-24
• 2.2.1 電極制作23
• 2.2.2 氣敏元件制作23-24
• 2.3 傳感器氣敏測試系統(tǒng)介紹24-26
• 2.3.1 動態(tài)配氣測試系統(tǒng)24
• 2.3.2 靜態(tài)配氣測試系統(tǒng)24-26
• 3. 材料表征與分析26-35
• 3.1 介孔TiO_2微球26-28
• 3.2 TiO_2-rGO復合材料28-29
• 3.3 rGO和Co_3O_4-rGO復合材料29-32
• 3.4 ZnO-rGO復合材料32-35
• 4 氣敏特性與機理分析35-53
• 4.1 TiO_2及TiO_2-rGO復合材料的氣敏特性及機理分析35-42
• 4.1.1 TiO_2的氣敏特性及機理分析35-38
• 4.1.2 TiO_2-rGO的氣敏特性38-40
• 4.1.3 NiO-TiO_2的氣敏特性40-42
• 4.2 rGO、Co_3O_4-rGO、ZnO-rGO厚膜傳感器的氣敏特性對比及機理分析42-51
• 4.2.1 對NO_2的響應42-48
• 4.2.2 對甲醇(CH_4O)的響應48-49
• 4.2.3 對其他VOC氣體的響應49-51
• 4.3 傳感器的性能指標分析51-53
• 4.3.1 濕度對傳感器電阻值的影響51-52
• 4.3.2 傳感器的選擇性52-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻54-62
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況62-63
• 致謝63-64

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 查世彤,馬一太,孫曦;我國建筑物中的VOC及防治[J];潔凈與空調(diào)技術;2002年01期

  本文關鍵詞：氧化鈷和氧化鈦與石墨烯復合物的氣敏性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：303476