TiO2纳米晶材料的气敏及光敏性能研究

论文摘要

本论文使用硬脂酸-凝胶法成功制备了二氧化钛纳米晶材料,并对其进行了表征。使用二氧化钛为敏感材料制成旁热式气敏元件并测试了它对三甲胺（TMA）气体的敏感性能。通过掺杂离子对该元件的灵敏度等气敏性能加以改进,收到很好效果。为进一步研制轻便、高效、廉价的鱼鲜度传感器做出了贡献。使用溶胶-凝胶法分别在不同基底（玻璃、Si、SiO2、ITO）上成功制备出透明均匀的二氧化钛薄膜,详细研究了二氧化钛薄膜的制备条件,并对其进行了表征。对样品的紫外光吸收和光电性能进行研究。使用溶胶-凝胶法分别制备了氧化镍薄膜和二氧化钛/氧化镍复合薄膜,并分别对其紫外光吸收和光电性能进行研究。发现复合薄膜具有PN结性质,已经形成PN结,且具有比二氧化钛薄膜或氧化镍薄膜更优越的光伏效应,光电响应范围更宽,是一种在光催化、太阳能电池、紫外光传感器等多个领域具有研究价值的复合薄膜材料。

论文目录

• 提要
• 第一章 前言
• 1.1 纳米材料概述
• 1.2 纳米薄膜概述
• 1.2.1 纳米薄膜简介
• 1.2.2 纳米薄膜的制备方法
• 1.2.3 纳米薄膜的光学性能与气敏特性
• 1.2.4 纳米薄膜的应用
• 1.3 传感器概述
• 1.4 半导体气敏传感器简介
• 1.5 半导体光敏传感器简介
• 1.5.1 半导体的光电效应
• 1.5.2 紫外光传感器简介
• 2简介'>1.6 半导体氧化物敏感材料TiO₂简介
• 2的晶体结构和表面状态'>1.6.1 TiO₂的晶体结构和表面状态
• 2的表面修饰技术'>1.6.2 纳米晶 TiO₂的表面修饰技术
• 1.6.3 纳米 TiO气敏和光敏材料简介
• 1.7 研究目的
• 2纳米晶材料对三甲基胺（TMA）气敏性能研究'>第二章 TiO₂纳米晶材料对三甲基胺（TMA）气敏性能研究
• 2的制备'>2.1 纳米晶 TiO₂的制备
• 2的表征'>2.2 纳米晶 TiO₂的表征
• 2的差热-热重（DTA—TG）分析'>2.2.1 纳米晶TiO₂的差热-热重（DTA—TG）分析
• 2的 X-射线衍射分析（XRD）'>2.2.2 纳米晶TiO₂的 X-射线衍射分析（XRD）
• 2的透射电镜分析（TEM）'>2.2.3 纳米晶TiO₂的透射电镜分析（TEM）
• 2的 X 射线光电子能谱（XPS）分析..'>2.2.4 纳米晶TiO₂的 X 射线光电子能谱（XPS）分析..
• 2.3 气敏元件制作及待测气体的制备
• 2.3.1 旁热式气敏元件制作工艺
• 2.3.2 三甲胺气体（TMA）的制备
• 2.4 元件气敏性能的测试
• 2.4.1 最佳电流的确定
• 2.4.2 元件气敏性能的研究
• 2.4.2.1 不同晶型二氧化钛的气敏性能
• 2.4.2.2 不同掺杂物对二氧化钛气敏性能的影响
• 2.4.2.3 不同的掺杂浓度对气敏性能的影响
• 2.4.3 元件的响应恢复特性
• 2.4.4 元件的稳定性
• 2.4.5 元件的选择性
• 2.5 机理探讨
• 2.5.1 导电机理
• 2.5.2 敏感机理
• 2.6 本章小结
• 2薄膜的制备及其光敏性能研究'>第三章 TiO₂薄膜的制备及其光敏性能研究
• 2溶胶及薄膜的制备'>3.1 TiO₂溶胶及薄膜的制备
• 2溶胶的制备'>3.1.1 TiO₂溶胶的制备
• 2薄膜的制备'>3.1.2 TiO₂薄膜的制备
• 3.1.2.1 基底处理
• 3.1.2.2 涂膜方法
• 2薄膜制备的择优过程'>3.2 TiO₂薄膜制备的择优过程
• 2薄膜的表征与性能测试'>3.3 TiO₂薄膜的表征与性能测试
• 2薄膜的X-射线衍射分析（XRD）'>3.3.1 TiO₂薄膜的X-射线衍射分析（XRD）
• 2薄膜厚度测量'>3.3.2 TiO₂薄膜厚度测量
• 2薄膜原子力显微镜分析（AFM）'>3.3.3 TiO₂薄膜原子力显微镜分析（AFM）
• 3.3.4 薄膜扫描电镜照片
• 2薄膜的紫外光谱分析（UV）'>3.3.5 TiO₂薄膜的紫外光谱分析（UV）
• 2薄膜光电特性的测定'>3.3.6 TiO₂薄膜光电特性的测定
• 3.4 本章小结
• 2/NiO 复合薄膜的制备及其光敏性能研究'>第四章 TiO₂/NiO 复合薄膜的制备及其光敏性能研究
• 4.1 纳米 NiO 薄膜的制备及性能研究
• 4.1.1 NiO 概述
• 4.1.2 NiO 溶胶和薄膜的制备
• 4.1.2.1 NiO 溶胶的制备
• 4.1.2.2 NiO 薄膜的制备
• 4.1.3 NiO 薄膜的表征与性能测试
• 4.1.3.1 前驱粉体的热分析
• 4.1.3.2 粉末的 X－射线衍射分析
• 4.1.3.3 NiO 薄膜SEM 照片
• 4.1.3.4 NiO 薄膜的紫外-可见光谱
• 2/NiO 复合薄膜的制备及光敏性能研究'>4.2 TiO₂/NiO 复合薄膜的制备及光敏性能研究
• 4.2.1 简介
• 4.2.1.1 Ｐ-Ｎ结的形成
• 4.2.1.2 ＰＮ结的单向导电性
• 4.2.2 复合薄膜的制备
• 4.2.3 复合薄膜的表征与测试
• 4.2.3.1 薄膜的 XRD 谱图
• 4.2.3.2 复合薄膜的 SEM 照片
• 4.2.3.3 复合薄膜的 I-V 特性
• 4.2.3.4 薄膜的紫外光谱
• 4.2.3.5 薄膜的表面光电压测试
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士期间发表文章
• 致谢
• 摘要
• Abstract