闫胜男:高性能的氧化铟半导体气敏传感器的研究论文

闫胜男:高性能的氧化铟半导体气敏传感器的研究论文

本文主要研究内容

作者闫胜男(2019)在《高性能的氧化铟半导体气敏传感器的研究》一文中研究指出:环境问题越来越成为人们关注的焦点,有害气体是目前环境污染和威胁生命健康的重要因素之一,因此开发高性能的气敏传感器快速精准的检测有害气体是目前研究的热点。本论文以In2O3气敏材料为研究对象,采用不同方法设计合成In2O3纳米结构材料并对其进行改性提高其气敏性能,从而制作了具有高性能的H2S、NO2和H2传感器。主要研究包括:1)采用溶胶-水热法合成出In2O3纳米棒(长110 nm,直径35 nm),然后利用NaBH4还原法在In2O3纳米棒的表面均匀修饰直径为1015 nm的Ag纳米颗粒,得到Ag-In2O3纳米棒复合材料。XRD和XPS分析证明Ag元素在In2O3纳米棒表面以单质银的形式存在。Ag可以增强氧的化学吸附,提高由于溢出效应而引起的H2S分子与氧离子之间的相互作用。同时Ag和In2O3纳米棒之间的电子转移也能够增强其气敏性能。因此,Ag纳米颗粒改性的In2O3纳米棒可以提高传感器对H2S的气敏性能,在室温下检测H2S气体具有很高的灵敏度。据实验结果得出,掺杂Ag纳米颗粒的比例为13.6 wt%时,对H2S具有最好的气敏性能。在室温下,对20 ppm H2S的响应值为93719,检测限为0.005 ppm。基于Ag-In2O3纳米棒复合材料的气敏传感器对H2S的检测还表现出良好的可逆性、选择性以及优异的重复性和稳定性。2)采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂先制备出In(OH)3纳米材料,然后退火得到In2O3纳米棒,并以此In2O3纳米棒为传感材料制作成气敏传感器。该传感器在较低的工作温度下对氧化性气体NO2和还原性气体H2S均表现出良好的气敏性能。在100oC下,该传感器对于100 ppm NO2的响应值为336,响应-恢复时间分别为18和31秒;在室温(RT)下对于60 ppm H2S的响应值为1461,响应-恢复时间分别为86和111秒。对NO2和H2S两种气体,该传感器的检测限分别为0.001 ppm(100 oC)和0.005 ppm(25 oC)。此外,该传感器还具有良好的重复性、选择性和长期稳定性。3)采用水热法合成出介孔结构的In2O3纳米材料并将其制作成传感器。由于该材料拥有介孔结构,大的比表面积以及表面上有大量的化学吸附氧离子,该传感器在260oC的工作温度下对H2响应-恢复速度非常快、响应高(对于500 ppm H2,响应值为18.0,响应-恢复时间分别为1.7 s和1.5 s),而且具有0.01ppm的检测限。此外,该传感器也表现出很好的重复性和长期稳定性。

Abstract

huan jing wen ti yue lai yue cheng wei ren men guan zhu de jiao dian ,you hai qi ti shi mu qian huan jing wu ran he wei xie sheng ming jian kang de chong yao yin su zhi yi ,yin ci kai fa gao xing neng de qi min chuan gan qi kuai su jing zhun de jian ce you hai qi ti shi mu qian yan jiu de re dian 。ben lun wen yi In2O3qi min cai liao wei yan jiu dui xiang ,cai yong bu tong fang fa she ji ge cheng In2O3na mi jie gou cai liao bing dui ji jin hang gai xing di gao ji qi min xing neng ,cong er zhi zuo le ju you gao xing neng de H2S、NO2he H2chuan gan qi 。zhu yao yan jiu bao gua :1)cai yong rong jiao -shui re fa ge cheng chu In2O3na mi bang (chang 110 nm,zhi jing 35 nm),ran hou li yong NaBH4hai yuan fa zai In2O3na mi bang de biao mian jun yun xiu shi zhi jing wei 1015 nmde Agna mi ke li ,de dao Ag-In2O3na mi bang fu ge cai liao 。XRDhe XPSfen xi zheng ming Agyuan su zai In2O3na mi bang biao mian yi chan zhi yin de xing shi cun zai 。Agke yi zeng jiang yang de hua xue xi fu ,di gao you yu yi chu xiao ying er yin qi de H2Sfen zi yu yang li zi zhi jian de xiang hu zuo yong 。tong shi Aghe In2O3na mi bang zhi jian de dian zi zhuai yi ye neng gou zeng jiang ji qi min xing neng 。yin ci ,Agna mi ke li gai xing de In2O3na mi bang ke yi di gao chuan gan qi dui H2Sde qi min xing neng ,zai shi wen xia jian ce H2Sqi ti ju you hen gao de ling min du 。ju shi yan jie guo de chu ,can za Agna mi ke li de bi li wei 13.6 wt%shi ,dui H2Sju you zui hao de qi min xing neng 。zai shi wen xia ,dui 20 ppm H2Sde xiang ying zhi wei 93719,jian ce xian wei 0.005 ppm。ji yu Ag-In2O3na mi bang fu ge cai liao de qi min chuan gan qi dui H2Sde jian ce hai biao xian chu liang hao de ke ni xing 、shua ze xing yi ji you yi de chong fu xing he wen ding xing 。2)cai yong shi liu wan ji san jia ji xiu hua an (CTAB)zuo wei biao mian huo xing ji xian zhi bei chu In(OH)3na mi cai liao ,ran hou tui huo de dao In2O3na mi bang ,bing yi ci In2O3na mi bang wei chuan gan cai liao zhi zuo cheng qi min chuan gan qi 。gai chuan gan qi zai jiao di de gong zuo wen du xia dui yang hua xing qi ti NO2he hai yuan xing qi ti H2Sjun biao xian chu liang hao de qi min xing neng 。zai 100oCxia ,gai chuan gan qi dui yu 100 ppm NO2de xiang ying zhi wei 336,xiang ying -hui fu shi jian fen bie wei 18he 31miao ;zai shi wen (RT)xia dui yu 60 ppm H2Sde xiang ying zhi wei 1461,xiang ying -hui fu shi jian fen bie wei 86he 111miao 。dui NO2he H2Sliang chong qi ti ,gai chuan gan qi de jian ce xian fen bie wei 0.001 ppm(100 oC)he 0.005 ppm(25 oC)。ci wai ,gai chuan gan qi hai ju you liang hao de chong fu xing 、shua ze xing he chang ji wen ding xing 。3)cai yong shui re fa ge cheng chu jie kong jie gou de In2O3na mi cai liao bing jiang ji zhi zuo cheng chuan gan qi 。you yu gai cai liao yong you jie kong jie gou ,da de bi biao mian ji yi ji biao mian shang you da liang de hua xue xi fu yang li zi ,gai chuan gan qi zai 260oCde gong zuo wen du xia dui H2xiang ying -hui fu su du fei chang kuai 、xiang ying gao (dui yu 500 ppm H2,xiang ying zhi wei 18.0,xiang ying -hui fu shi jian fen bie wei 1.7 she 1.5 s),er ju ju you 0.01ppmde jian ce xian 。ci wai ,gai chuan gan qi ye biao xian chu hen hao de chong fu xing he chang ji wen ding xing 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自电子科技大学的闫胜男,发表于刊物电子科技大学2019-07-17论文,是一篇关于纳米材料论文,水热法论文,气敏传感器论文,气敏性能论文,电子科技大学2019-07-17论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自电子科技大学2019-07-17论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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