基于金屬氧化物與納米碳復(fù)合氣敏材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著人們生活質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高和對(duì)生產(chǎn)、生活安全的逐漸重視，對(duì)氣體傳感器的性能也就提出了更多的要求。金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器作為氣體傳感器中研究的最多、應(yīng)用最廣泛的氣體傳感器，相比于其他氣體傳感器有著靈敏度高、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著穩(wěn)定性差、選擇性不唯一的不足。SnO2作為金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏材料中最重要的一員，如何在保證SnO2氣體傳感器較高靈敏度的前提下，盡可能的提高傳感器的穩(wěn)定新和選擇性，一直以來(lái)都是SnO2氣體傳感器研究的

2、熱點(diǎn)。近些年碳納米材料，尤其是以石墨烯和碳納米管為代表的低維碳材料近年來(lái)開始在氣敏傳感器領(lǐng)域嶄露頭角。
　　結(jié)合SnO2材料和碳納米材料各自的優(yōu)勢(shì)，制備綜合性能優(yōu)異的復(fù)合氣敏材料目前是氣敏傳感器發(fā)展的重要方向之一。本論文實(shí)驗(yàn)利用乙炔在高溫下的裂解反應(yīng)一步制備了碳黑與SnO2復(fù)合氣敏材料，并測(cè)試了該碳修飾材料對(duì)多種氣體的響應(yīng)。通過XRD、SEM、Raman和HRTEM對(duì)碳修飾SnO2樣品進(jìn)行成分和形貌的表征，并研究分析了退火處理對(duì)復(fù)

3、合材料形貌和氣敏性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過碳修飾處理以后SnO2顆粒表面相對(duì)均勻的沉積了一層碳黑顆粒，氣敏測(cè)試表明該碳包覆 SnO2靈敏度比于未處理的 SnO2樣品低，這是因?yàn)楸砻孢B續(xù)的碳層阻礙了SnO2與氣體分子間的氣敏反應(yīng)。將上述材料進(jìn)一步退火處理發(fā)現(xiàn)在相同測(cè)試條件下對(duì)1000 ppm乙炔的靈敏度比純SnO2樣品提高了接近一倍。HRTEM分析表明退火處理后SnO2表面碳層由連續(xù)變?yōu)橄嗷シ蛛x的島狀顆粒。SEM分析也表明退火后復(fù)合材料的團(tuán)

4、聚現(xiàn)象明顯減少，顆粒分布更加疏松。
　　論文第四章實(shí)驗(yàn)基于SnO2半導(dǎo)體氣敏材料，通過引入玻璃基質(zhì) B2O3和稀土CeO2合成了SnO2-B2O3-CeO2熒光玻璃，合成了一種潛在的熒光氣敏材料。通過分析測(cè)試結(jié)果討論了合成玻璃樣品的反應(yīng)機(jī)制，并研究分析了玻璃樣品的熒光性能，討論其作為熒光氣敏材料的可行性。通過分析本論文提出了合成這種熒光玻璃的反應(yīng)機(jī)理，即SnO2和CeO2在高溫條件下都會(huì)失去氧原子，不同的是CeO2失去氧后成為Ce