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纳米SnO2、TiO2及其复合材料的制备与气敏性能研究

2020-12-06阅读(671)

纳米SnO2、TiO2及其复合材料的制备与气敏性能研究

论文摘要

纳米金属氧化物SnO2和TiO2作为宽带半导体功能材料已为人们所熟知,作为一种新型的气敏材料,亦日益受到人们的重视。尽管已有大量关于SnO2及TiO2作为检测还原性气体传感元件的研究报道,但纳米TiO2-SnO2复合材料对挥发性有机化合物（简称VOCs）的气敏性能的报导仍比较少。本论文对半导体纳米金属氧化物SnO2及TiO2以及TiO2-SnO2复合材料的气敏性能做了系统研究,分别制备并研究了TiO2基掺金属离子材料、SnO2基掺金属离子材料及不同配比的TiO2-SnO2复合材料的VOCs气敏性能。并利用材料计算软件Materials Studio以及量化计算软件Gaussian03对气敏机理进行了理论研究。结果如下:（1）所制备的TiO2为锐钛矿型,晶粒直径为20～25nm,SnO2为金红石型,晶粒直径为30nm,金属离子掺杂为置换式掺杂,未改变纳米SnO2、TiO2的结构。TiO2-SnO2复合材料包含了锐钛矿型的TiO2与金红石型的SnO2,晶粒直径在10～20nm之间,随着掺杂TiO2的量的增大,SnO2晶粒尺寸逐渐减少。（2）金属离子掺杂使TiO2、SnO2材料的气敏性能得到提高,其中掺Ag+效果最为显著,SnO2掺Ag+元件对乙醇气体的最高灵敏度可到120。TiO2的掺杂可明显改善SnO2材料的敏感性,在不同温度下,对甲醇、乙醇、丙酮及甲醛气体表现出一定的选择性。此外,TiO2-SnO2复合材料元件电阻明显低于TiO2基、SnO2基掺金属离子元件,而且TiO2-SnO2复合材料元件对测试的四种VOCs气体的敏感温区都低于TiO2基、SnO2基掺金属离子元件。（3）TiO2掺杂SnO2使能带间产生了掺杂能带,并且使SnO2的导带产生负移,使TiO2-SnO2复合材料的电导率增加,电阻减少,元件工作温度得到降低。元件在不同温度下表现出选择性,这与气体分子的得电子能力有关。对不同气体的敏感温度与气体分子能量大小变化有相同的趋势。研究表明TiO2-SnO2复合材料对挥发性有机气体具有良好的气敏特性,是一种极具潜力的气敏材料,但在选择性和稳定性等方面还需改进。希望我们的工作能为今后更深入的研究起到一定的借鉴作用。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • 1.2 金属氧化物半导体气敏材料的研究进展
  • 1.3 金属氧化物半导体的气敏机理研究现状
  • 1.4 本论文研究的目的、意义及主要内容
  • 第2章 气敏材料的合成及气敏元件的制备技术
  • 2.1 实验方案
  • 2及其掺金属离子粉体的制备'>2.1.1 纳米TiO2及其掺金属离子粉体的制备
  • 2及其掺金属离子粉末的制备'>2.1.2 纳米SnO2及其掺金属离子粉末的制备
  • 2-SnO2复合材料'>2.1.3 不同Ti/Sn配比的二元纳米TiO2-SnO2复合材料
  • 2.2 旁热式气敏元件的制备
  • 2.3 材料结构与性能表征
  • 2.4 本章小结
  • 2、SnO2及TiO2-SnO2复合材料的物性表征'>第3章 TiO2、SnO2及TiO2-SnO2复合材料的物性表征
  • 2、SnO2及TiO2-SnO2复合材料XRD表征'>3.1 TiO2、SnO2及TiO2-SnO2复合材料XRD表征
  • 2及其掺金属离子材料的XRD表征'>3.1.1 纳米TiO2及其掺金属离子材料的XRD表征
  • 2及其掺金属离子材料XRD表征'>3.1.2 纳米SnO2及其掺金属离子材料XRD表征
  • 2材料的Raman表征'>3.1.3 纳米SnO2材料的Raman表征
  • 2-SnO2复合材料XRD表征'>3.1.4 纳米TiO2-SnO2复合材料XRD表征
  • 2、SnO2及TiO2-SnO2复合材料AFM表征'>3.2 TiO2、SnO2及TiO2-SnO2复合材料AFM表征
  • 2材料的AFM表征'>3.2.1 纳米TiO2材料的AFM表征
  • 2材料的AFM表征'>3.2.2 纳米SnO2材料的AFM表征
  • 2-SnO2复合材料AFM表征'>3.2.3 纳米TiO2-SnO2复合材料AFM表征
  • 3.3 本章小结
  • 2、SnO2及TiO2-SnO2复合材料的气敏研究'>第4章 TiO2、SnO2及TiO2-SnO2复合材料的气敏研究
  • 4.1 气敏性能的测试原理
  • 4.2 气敏测试主要指标
  • 2基气敏性能研究'>4.3 TiO2基气敏性能研究
  • 4.3.1 电阻-工作温度曲线
  • 4.3.2 灵敏度-工作温度曲线
  • 4.3.3 灵敏度-气体浓度曲线
  • 4.3.4 响应-恢复时间曲线
  • 2基气敏性能研究'>4.4 SnO2基气敏性能研究
  • 4.4.1 工作温度-电阻关系曲线
  • 4.4.2 灵敏度-工作温度曲线
  • 4.4.3 灵敏度-气体浓度曲线
  • 4.4.4 响应-恢复时间曲线
  • 2-SnO2气敏特性研究'>4.5 TiO2-SnO2气敏特性研究
  • 4.5.1 电阻-工作温度曲线
  • 4.5.2 灵敏度-工作温度曲线
  • 4.5.3 灵敏度-气体浓度曲线
  • 4.5.4 响应-恢复时间曲线
  • 4.5.5 稳定性测试
  • 2、SnO2及TiO2-SnO2复合材料的气敏性比较分析'>4.6 TiO2、SnO2及TiO2-SnO2复合材料的气敏性比较分析
  • 4.6.1 电阻-工作温度的比较
  • 4.6.2 灵敏度及敏感温区的比较
  • 4.7 本章小结
  • 第5章 气敏机理的理论研究
  • 2理论计算'>5.1 SnO2理论计算
  • 2能带计算'>5.1.1 SnO2能带计算
  • 2电子态密度计算'>5.1.2 SnO2电子态密度计算
  • 2-SnO2理论计算'>5.2 TiO2-SnO2理论计算
  • 2-SnO2电子态密度计算'>5.2.1 TiO2-SnO2电子态密度计算
  • 2-SnO2能带计算'>5.2.2 TiO2-SnO2能带计算
  • 5.3 气体分子轨道能量理论计算
  • 5.3.1 理论模型的建立及计算方法
  • 5.3.2 气体分子的前线分子轨道
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 结论与展望
  • 参考文献
  • 硕士期间取得的主要成果
  • 致谢

    • 相关论文文献

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    • [8].四氧化三钴空心壳材料合成及其乙醇气敏性能[J]. 武汉大学学报(理学版) 2014(06)
    • [9].镍纳米线的简易合成及其气敏性能(英文)[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2012(S1)
    • [10].中空氧化锌微球的制备及其乙醇气敏性能的研究[J]. 海南大学学报(自然科学版) 2017(02)
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    • [12].Cd_2SnO_4水热制备及其气敏性能研究[J]. 化工新型材料 2012(06)
    • [13].水热法合成纳米氧化钨及其气敏性能研究[J]. 广州化工 2017(13)
    • [14].三氧化钼纳米材料的合成、改性及气敏性能研究进展[J]. 山东化工 2019(10)
    • [15].熔盐法合成SmFeO_3纳米微粒及其气敏性能研究[J]. 化工新型材料 2015(01)
    • [16].掺杂纳米WO_3的制备及其气敏性能研究[J]. 矿产保护与利用 2009(06)
    • [17].贵金属掺杂纳米偏锡酸锌气敏性能及其机理分析[J]. 重庆大学学报 2008(12)
    • [18].SnO_2传感器表面微结构的调控及其气敏性能研究[J]. 云南化工 2018(04)
    • [19].SnO_2/RGO复合材料的制备与气敏性能研究[J]. 中国陶瓷 2018(08)
    • [20].SnO_2中空微球的制备与气敏性能[J]. 化工进展 2018(11)
    • [21].多级介孔结构Fe_3O_4微球的制备及其气敏性能的增强[J]. 大连工业大学学报 2018(06)
    • [22].空心ZnFe_2_O4微球的合成及气敏性能研究[J]. 中国陶瓷 2015(08)
    • [23].纳米WO_3掺杂CNTs材料的制备及其气敏性能测试[J]. 广州化工 2012(19)
    • [24].rGO/ZnSnO_3复合材料的制备及其气敏性能研究[J]. 功能材料 2020(07)
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    • [26].离子液体辅助合成α-Fe_2O_3纳米立方体及其低温气敏性能研究[J]. 黑龙江大学自然科学学报 2014(06)
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    • [30].有机无机杂化钙钛矿CH_3NH_3PbI_3晶体的合成及气敏性测试[J]. 山东科技大学学报(自然科学版) 2018(02)

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