氧化鈦及其復(fù)合材料的制備及濕敏性能研究.pdf

1、TiO2是一種典型的n型半導(dǎo)體材料，因納米化的TiO2無毒、生物兼容性好、耐光腐蝕等諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于生物傳感、太陽能電池等諸多領(lǐng)域。另外，TiO2也是一種感濕性能優(yōu)良的濕敏材料，其在濕敏領(lǐng)域的研究也一直廣受關(guān)注。但由于純相TiO2電阻高、靈敏度低、響應(yīng)恢復(fù)遲緩，使其在濕敏傳感領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用受到限制。目前對TiO2濕敏材料的改進(jìn)方法主要是與其他材料復(fù)合及控制材料形貌。將TiO2與導(dǎo)電性能好的材料進(jìn)行復(fù)合，可以解決電阻大的問題。通

2、過控制TiO2形貌可以提高比表面積，提供更多的水分子吸附位點(diǎn)，從而大大提高傳感器的靈敏度。因此本論文分別設(shè)計(jì)合成了顆粒狀二氧化鈦/石墨烯(P-TiO2/G)、海膽狀二氧化鈦(U-TiO2)及海膽狀二氧化鈦/石墨烯(U-TiO2/G)系列濕敏材料，并進(jìn)行濕敏性能的測試及感濕機(jī)理的探究，具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)為降低TiO2濕敏材料電阻，在氨水誘導(dǎo)下通過溶膠-凝膠聯(lián)合水熱法制備得到P-TiO2/G，G的加入不僅可以增加TiO2的

3、導(dǎo)電性，同時G的高比表面積有利于TiO2的分散從而提供更多的水分子吸附位點(diǎn)。調(diào)變氨水用量制備了三組P-TiO2負(fù)載量不同的P-TiO2/G材料，所得材料中TiO2顆粒均勻分布在石墨烯片層上，大小均一，粒徑7～10 nm并具有豐富的介孔結(jié)構(gòu)。測試表明G的加入大大改善了材料的導(dǎo)電性，P-TiO2負(fù)載量為90 wt.％的樣品具有最好的線性響應(yīng)、最高的靈敏度(S=2223)及較小的濕滯系數(shù)H=5％，連續(xù)60天的測試表明P-TiO2/G也具有良好

4、的濕敏穩(wěn)定性。
　　(2)為了提高TiO2比表面積以得到更多水分子吸附位點(diǎn)，提高濕敏材料靈敏度，制備了U-TiO2;為進(jìn)一步提高其導(dǎo)電性，又合成了U-TiO2/G。純相U-TiO2尺寸約為2.5μm，U-TiO2/G中U-TiO2均勻附著在G片層上，尺寸約為1.5μm。測試分析表明，G的加入有效降低了U-TiO2/G的電阻。此外，由于材料獨(dú)特的高比表面積及豐富的孔道結(jié)構(gòu)，U-TiO2和U-TiO2/G都具有優(yōu)異的濕敏性能。對比之下