一维氧化锌纳米材料传感性能研究

论文摘要

本论文利用石英晶体微天平为传感器结构，研究了一维氧化锌纳米材料的敏感性能，主要研究工作如下： 1．本文研究了一维氧化锌纳米材料的制备和表征。一维氧化锌纳米材料是利用900摄氏度下热蒸发锌（99.999％）制备而成，并在室温下滴定到石英晶体微天平进行表征，表征采用SEM（扫描电镜）和XRD（X射线衍射）。本文也研究了掺杂钯的一维氧化锌纳米材料的制备和表征。掺杂钯是利用传统的溶液混合方法进行。掺杂后的材料利用滴定的方法涂覆到石英晶体微天平上，表征采用SEM（扫描电镜）和XRD（X射线衍射）。 2．本文研究了一维氧化锌纳米材料的湿度敏感性能。利用基于石英晶振微天平（QCM）结构的湿度传感器，研究一维结构的氧化锌材料的湿敏性能，主要从灵敏度，稳定性，可重复性等方面来研究传感器在不同湿度情况下的性能。实验结果表明，氧化锌一维结构湿度传感器在相对湿度（RH）30％到80％之间具有很好的灵敏性，而且可重复性能好，证明了一维氧化锌纳米材料是一种很有前途的湿敏材料。 3．本文利用掺杂重金属钯的方法改进一维氧化锌纳米材料的湿敏性能。实验证明掺杂钯后，传感器的灵敏度提高，达到74.24234Hz／％RH；传感器线性度明显提高，使用线性回归的结果表明，其线性度为-0.98834。掺杂钯的传感器还表现出很好的重复性和响应速度。钯的掺杂提高了检测的线性范围，从30％-80％提高到20％-95％。 4．本文研究了一维氧化锌纳米结构的气敏性能。实验证明一维氧化锌纳米结构对氨气具有很好的敏感性能。传感器的响应与氧化锌薄膜的厚度有关。传感器在氨气在40-1000ppm的情况下具有高的敏感性，而且响应时间在5秒左右。传感器还具有稳定性好，重复性好的特点。 5．本文研究了掺杂重金属钯的一维氧化锌纳米材料的氨气敏感性能。传感器在氨气在30-1000ppm的情况下具有高的敏感性，响应时间在2秒左右。传感器还具有稳定性好，重复性好的特点。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 全球传感器技术发展热点
• 1.2.1 纳米技术
• 1.2.2 新型传感器的研制
• 1.2.3 生物传感器
• 1.2.4 无线传感器网络
• 1.3 本论文的工作
• 参考文献
• 第二章 石英晶体微天平传感器研究概述
• 2.1 QCM基本原理与传感理论
• 2.1.1 基本原理
• 2.1.2 传感理论
• 2.2 QCM传感器的结构
• 2.3 应用
• 参考文献
• 第三章 一维氧化锌纳米材料的制备和表征
• 3.1 引言
• 3.2 一维氧化锌材料的制备
• 3.3 一维纳米氧化锌材料的表征
• 3.3.1 衬底的清洗
• 3.3.2 一维氧化锌纳米材料薄膜的形成
• 3.3.3 一维氧化锌纳米材料的表征结果
• 3.4 一维氧化锌纳米材料的掺杂
• 3.4.1 掺杂工艺及其成膜过程
• 3.4.2 掺杂钯的一维氧化锌纳米材料的表征
• 参考文献
• 第四章 一维氧化锌纳米材料湿敏性能研究
• 4.1 引言
• 4.1.1 湿度及其表示方法
• 4.1.2 湿度传感器
• 4.2 一维纳米氧化锌材料的湿敏性能
• 4.2.1 背景介绍
• 4.2.2 实验
• 4.2.3 结果与讨论
• 4.2.3 结论
• 4.3 掺杂钯的一维氧化锌纳米材料湿敏性能研究
• 4.3.1 背景介绍
• 4.3.2 实验
• 4.3.3 结果和讨论
• 参考文献
• 第五章 一维氧化锌纳米材料气敏性能研究
• 5.1 引言
• 5.1.1 氨气检测的方法及原理
• 5.1.2 本论文的工作
• 5.2 一维氧化锌纳米材料氨气性能研究
• 5.2.1 背景介绍
• 5.2.2 实验
• 5.2.3 结果和讨论
• 5.3 掺杂钯的一维氧化锌纳米材料氨气敏感性能研究
• 5.3.1 背景介绍
• 5.3.2 实验
• 5.3.3 结果和讨论
• 5.3.4 结论
• 参考文献
• 第六章 一维氧化锌纳米材料尿酸氧化酶固定效率及其尿酸检测研究
• 6.1 引言
• 6.1.1 酶法
• 6.1.2 尿酸传感器检测法
• 6.1.3 伏安法
• 6.1.4 高效液相色谱法
• 6.2 石英晶振微天平检测法
• 6.3 实验
• 6.3.1 检测装置
• 6.3.2 试剂
• 6.3.3 氧化锌纳米线修饰石英晶体微天平
• 6.3.4 尿酸氧化酶的固定和尿酸检测方法
• 6.4 结果和讨论
• 6.4.1 传感器的稳定性
• 6.4.2 利用方法1固定尿酸氧化酶来测量尿酸
• 6.4.3 利用方法2固定尿酸氧化酶来测量尿酸
• 6.4.4 傅立叶红外光谱结果
• 6.4.5 讨论
• 6.5 结论
• 参考文献
• 第七章 无线传感器系统研究
• 7.1 引言
• 7.2 无线传感器系统概述
• 7.2.1 无线传输的理论基础
• 7.2.2 各种无线技术比较
• 7.2.3 无线传感器网络节点概述
• 7.3 无线传感器系统设计
• 7.3.1 硬件部分设计
• 7.3.2 系统软件设计
• 第八章 总结和展望
• 8.1 总结
• 8.2 展望
• 8.2.1 传感器机理研究
• 8.2.2 传感器选择性研究
• 8.2.3 一维氧化锌纳米线自组装
• 参考文献
• 附录
• 攻读博士期间发表论文
• 致谢