学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

紫外光照下纳米SnO2-TiO2复合材料气敏性能研究

作　者: 张宏
导　师: 林志东
学　校: 武汉工程大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: TiO2-SnO2复合材料 掺杂 紫外光照 挥发性有机气体 灵敏度
分类号:
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 20次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


纳米金属氧化物TiO2和SnO2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，越来越受到人们的重视。尽管已有大量关于TiO2及SnO2作为气敏材料检测挥发性有机化合物（简称VOCs）的研究报道，但纳米TiO2-SnO2复合材料对挥发性有机化合物气敏性能的报导仍比较少。特别是研究紫外光（UV）光照下TiO2-SnO2复合材料气敏性能的则更少。本文通过溶胶-凝胶法（sol-gel）制备了TiO2-SnO2复合材料，以此复合材料为基础制作了烧结式气敏元件，对氧化物TiO2-SnO2复合材料的气敏性能进行了实验研究，探讨了不同波长紫外光照下气敏元件分别对甲醇、乙醇和丙酮三种气体气敏性能的影响。结果如下：（1）所制备的TiO2-SnO2复合材料晶粒直径为6～8nm，而其颗粒直径在170nm～350nm之间，形状较规则，呈球状，大小均匀。随着TiO2含量的减小，颗粒粒径逐渐增大。（2）TiO2-SnO2复合材料经掺杂金属Ag+后气敏元件的灵敏度明显优于未掺杂材料。掺杂处理不仅大大提高了复合材料的气敏性能，而且在不同温度下还对甲醇、乙醇、丙酮气体表现出一定的选择性。其中，工作温度为320℃时，掺银的复合材料（复合比例：Sn:Ti=12:1）对浓度为600ppm的甲醇气体的灵敏度达45.8，同等条件下未掺银的达21.5，仅为前者的47.6%；对浓度为600ppm的乙醇气体的灵敏度达65.7，同等条件下未掺银的达25.2，仅为前者的38%；对浓度为800ppm的丙酮气体的灵敏度达63.5，同等条件下未掺银的达52.7，仅为前者的83%。（3）制备的元件对于甲醇、乙醇、丙酮三种挥发性有机气体在无紫外光照、波长313nm紫外光照、波长365nm紫外光照条件下表现出了不同的气敏性能。对于甲醇气体（气体浓度：600ppm），6号元件（Sn:Ti=19:1，掺银；工作温度：280℃）在波长313nm紫外光照射下，灵敏度可达53.6，是无紫外光照条件下（其它条件相同）所得灵敏度30.9的1.9倍；对于乙醇气体（气体浓度：800ppm），5号元件（Sn:Ti=19:1，未掺银；工作温度：240℃）在波长365nm紫外光照射下，元件灵敏性较佳，可达60.6，是无紫外光照条件下（其它条件相同）所得灵敏度41的1.5倍；说明紫外光照可提高材料对某些VOCs气体的灵敏度。但是，对于丙酮气体（气体浓度：800ppm），灵敏度最大值57.4是4号元件（Sn:Ti=12:1，掺银；工作温度：240℃）在无紫外光照条件下得到的，紫外辐照效果不理想。（4）达到相同的灵敏度时，有紫外光照下的元件工作温度低于无紫外光照下的元件工作温度，即紫外光照可以在一定程度上降低元件的工作温度。如：甲醇气体（气体浓度：600ppm）测试结果中，313nm紫外光照下1号元件（Sn:Ti=7:1，未掺银）灵敏度达到2.4时的工作温度仅为120℃，而在无紫外光照下达到该灵敏度时的工作温度为280℃。对于乙醇气体（气体浓度：600ppm），2号元件（Sn:Ti=7:1，掺银）在无紫外光照下灵敏度达到15.8时的工作温度为240℃，而在365nm紫外光照下达到该灵敏度所需的工作温度仅为160℃左右。以上研究表明：TiO2-SnO2纳米复合材料对甲醇、乙醇、丙酮三种挥发性有机气体具有良好的气敏特性，能适应多种含有毒、易燃气体的恶劣环境，是一种极具潜力的气敏材料；有紫外光照存在条件下，不仅可以降低工作温度，而且能够提高元件材料的气敏性能，因此，紫外光辐照激发的纳米薄膜气敏传感器是最有可能实现室温检测的半导体气敏传感器，具有很高研究价值和应用前景。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章 绪论  11-23
  1.1 金属氧化物半导体气敏材料研究进展  12-19
    1.1.1 金属氧化物半导体气敏材料  12-14
    1.1.2 紫外光照下金属氧化物半导体气敏材料研究进展  14-19
  1.2 光照下金属氧化物半导体材料气敏机理  19-21
  1.3 研究目的、意义及主要内容  21-23
第2章 气敏材料的合成及表征  23-29
  2.1 纳米 TiO_2-SnO_2复合材料的合成  23-25
    2.1.1 实验试剂  23-24
    2.1.2 合成过程  24-25
  2.2 复合材料结构及性能表征  25-28
    2.2.1 测试仪器  25
    2.2.2 复合材料的物性表征  25-28
  2.3 本章小结  28-29
第3章 气敏元件的制备与检测  29-35
  3.1 旁热式气敏元件的制备  29-31
  3.2 气敏性能测试原理  31-33
  3.3 气敏测试主要指标  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章 紫外光照下复合材料气敏性能研究  35-61
  4.1 紫外光照对电阻的影响  35-37
  4.2 甲醇测试结果与分析  37-44
    4.2.1 不同工作温度下紫外光照对灵敏度的影响  37-39
    4.2.2 不同甲醇浓度下紫外光照对灵敏度的影响  39-40
    4.2.3 不同工作温度下元件灵敏度对比分析  40-42
    4.2.4 不同甲醇浓度下元件灵敏度对比分析  42-44
  4.3 乙醇测试结果与分析  44-52
    4.3.1 不同工作温度下紫外光照对灵敏度的影响  44-46
    4.3.2 不同乙醇浓度下紫外光照对灵敏度的影响  46-48
    4.3.3 不同工作温度下元件灵敏度对比分析  48-50
    4.3.4 不同乙醇浓度下元件灵敏度对比分析  50-52
  4.4 丙酮测试结果与分析  52-59
    4.4.1 不同工作温度下紫外光照对灵敏度的影响  52-53
    4.4.2 不同丙酮浓度下紫外光照对灵敏度的影响  53-55
    4.4.3 不同工作温度下元件灵敏度对比分析  55-57
    4.4.4 不同丙酮浓度下元件灵敏度对比分析  57-59
  4.5 本章小结  59-61
第5章 结论  61-65
  5.1 主要结论  61-63
  5.2 需要进一步完善的工作  63-65
参考文献  65-69
读研期间发表论文  69-71
致谢  71

相似论文

  1. 钛酸盐光催化剂的制备及光催化分解水性能,O643.36
  2. 静电纺丝法制备TiO2及其光催化行为的研究,O614.411
  3. 基于H∞控制理论的气动机械手夹持力控制系统的研究,TP241
  4. 掺杂锐钛矿型二氧化钛光催化性能的第一性原理计算,O643.36
  5. Bi、N共掺杂TiO2的制备及性能的研究,O614.411
  6. 功能化纳米二氧化钛多孔材料的制备、表征及性能研究,TB383.1
  7. 有序多孔TiO2薄膜的制备及其性能研究,TB383.2
  8. 铁、镧掺杂纳米TiO2的制备及光催化性能研究,O614.411
  9. 石墨烯制备及其缺陷研究,O613.71
  10. 基片参数对微带带通滤波器传输特性影响研究,TN713.5
  11. Si、Ge在掺杂石墨烯上吸附的第一性原理研究,O469
  12. 共掺杂型TiO2可见光催化剂的制备、表征及其性能研究,O643.36
  13. ZnO-TiO2复合体的改性及其光催化性能研究,X703
  14. 电压监测仪自动校验系统,TM933.2
  15. 集装箱船结构静动态协同优化设计研究,U674.131
  16. 稀土(Eu2+，Ce3+)掺杂硅磷酸锶Sr5（PO4）2（SiO4）发光性能研究,O482.31
  17. 稀土改性TiO2、多种形貌钨酸锌光催化剂的制备及其性能研究,O643.36
  18. 可见光下B-N-Er及F-N-Er共掺杂TiO2纳米晶降解对硝基苯酚的研究,O643.32
  19. 碳纤维负载二氧化钛光催化复合材料的制备及其可见光催化活性,O643.36
  20. 基于3X3耦合器的干涉型光纤麦克风的系统设计,TN912.2
  21. 磁性弛豫铁电材料CdCr2S4及其掺杂的磁熵特性研究,O482.5

中图分类: >
© 2012 www.xueweilunwen.com