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氧化物多孔纳米固体气敏传感器的研究

2020-11-23阅读(668)

氧化物多孔纳米固体气敏传感器的研究

论文摘要

本文中，我们利用溶剂热压方法制备了ZnO、TiO2、ZrO2多孔纳米固体以及ZnO-TiO2复合多孔纳米固体。在此基础上，我们首次以ZnO多孔纳米固体为原料，利用传统的厚膜制备工艺制备了ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器，并对它的敏感性能进行了表征。为了进一步探索改善气敏传感器敏感性能的方法，我们又分别制备了ZnO-TiO2、ZnO-SnO2、ZnO-ZrO2、ZnO-Ga2O3和ZnO-Co3O4复合多孔纳米固体厚膜气敏传感器，并对它们进行了测试分析，对有关现象进行了初步的解释。作为改善传感器性能的另一个尝试，本文还研究了水热预处理纳米粉对厚膜气敏传感器敏感性能的影响。 （1）我们利用溶剂热压方法成功制备了ZnO、TiO2和ZrO2多孔纳米固体，并对其性能进行了测试分析。结果发现：改变溶剂的用量、种类以及实验过程中的热压压力，可以在一定范围内调控这些多孔纳米固体的孔径、孔容和比表面积，其中溶剂的种类影响最大。用去离子水制备的多孔纳米固体主孔径、孔容和比表面积都比较小，而用乙醇等制备的多孔纳米固体的主孔径、孔容和比表面积相对较大。此外，ZnO、TiO2和ZrO2多孔纳米固体都具有较高的热稳定性。 为了给研制复合型多孔纳米固体气敏传感器作准备，我们制备了ZnO-TiO2复合多孔纳米固体。从实验中我们发现：在纳米粉总量固定且溶剂用量相同的情况下，原料中TiO2纳米粉的比例越大，ZnO-TiO2复合多孔纳米固体的孔径、孔容和比表面积就越大，而且样品具有较高的热稳定性。 （2）为了解决以ZnO纳米粉为原料制备厚膜气敏传感器时存在的本征电阻（传感器在空气中的电阻）过高、工作稳定性差等一系列问题，我们以ZnO多孔纳米固体为原料，利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺制备了ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器。测试结果表明：与直接用ZnO纳米粉制备的厚膜气敏传感器相比，用ZnO多孔纳米固体制备的厚膜气敏传感器的本征电阻Ra明显降低，器件工作的稳定性显著改善。同时，器件的最佳工作温度降低、对乙醇蒸气的选择性提高，响应时间和恢复时间也大大缩短。 （3）为进一步改善ZnO厚膜气敏传感器的敏感性能，我们以前面研制的五种复合型多孔纳米固体为原料，同样利用传统的厚膜气敏传感器制备工艺制备了复

论文目录

  • 目录
  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 第一节 纳米材料的特点及在传感器方面的应用
  • 第二节 半导体气敏传感器的研究情况
  • 第三节 ZnO气敏材料的研究现状
  • 第四节 多孔纳米固体的特点及其应用
  • 第五节 溶剂热压方法的发展史及其特点
  • 第六节 本文主要研究意义、内容及创新点
  • 第七节 实验设备及主要测试方法
  • 参考文献
  • 第二章 氧化物多孔纳米固体的制备及其表征
  • 第一节 ZnO多孔纳米固体的制备和表征
  • 2多孔纳米固体的制备和表征'>第二节 TiO2多孔纳米固体的制备和表征
  • 2多孔纳米固体的制备和表征'>第三节 ZrO2多孔纳米固体的制备和表征
  • 2复合多孔纳米固体的制备和表征'>第四节 ZnO-TiO2复合多孔纳米固体的制备和表征
  • 第五节 本章小结
  • 参考文献
  • 第三章 ZnO多孔纳米固体气敏传感器的制备及气敏特性
  • 第一节 引言
  • 第二节 ZnO多孔纳米固体厚膜气敏传感器的制备
  • 第三节 本章小结
  • 参考文献
  • 第四章 ZnO复合多孔纳米固体气敏传感器的制备和表征
  • 第一节 引言
  • 2多孔纳米固体气敏传感器的制备和表征'>第二节 ZnO-TiO2多孔纳米固体气敏传感器的制备和表征
  • 2多孔纳米固体气敏传感器的制备和表征'>第三节 ZnO-SnO2多孔纳米固体气敏传感器的制备和表征
  • 2多孔纳米固体气敏传感器的制备和表征'>第四节 ZnO-ZrO2多孔纳米固体气敏传感器的制备和表征
  • 2O3多孔纳米固体气敏传感器的制备和表征'>第五节 ZnO-Ga2O3多孔纳米固体气敏传感器的制备和表征
  • 3O4多孔纳米固体气敏传感器的制备和表征'>第六节 ZnO-Co3O4多孔纳米固体气敏传感器的制备和表征
  • 第七节 本章小结
  • 参考文献
  • 第五章 水热处理对厚膜气敏传感器性能的影响
  • 第一节 引言
  • 第二节 减小ZnO纳米粉厚膜气敏传感器电阻的两种方法
  • 2厚膜气敏传感器性能的影响'>第三节 水热处理对SnO2厚膜气敏传感器性能的影响
  • 第四节 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 本文结论和工作展望
  • 致谢
  • 攻读博士期间发表的论文、专利和获奖情况
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

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