膠體量子點-多壁碳納米管復合材料制備與氣敏特性研究.pdf

1、半導體氣體傳感器具有靈敏度高、響應快速和工作壽命長等特點，在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)生產(chǎn)控制、安全防爆等領域發(fā)揮著巨大作用。工作溫度高、選擇性差是制約其進一步發(fā)展的關鍵。利用低維納米材料的特殊活性，發(fā)展高性能、低功耗的半導體式傳感器是目前研究的主流方法之一。碳納米管憑借著比表面積大，載流子傳輸能力強的特性，往往作為氣體吸附或載流子傳輸材料被引入氣體傳感器中，其優(yōu)秀的力學性質也被廣泛應用于柔性器件的制備中。膠體量子點憑借比表面積高、表面活性大、可溶

2、液處理、可與多種襯底兼容等優(yōu)勢成為潛在的理想氣敏材料之一。
　　本文首先利用PbS膠體量子點與多壁碳納米管（MWCNTs）制備了PbS/MWCNT復合材料。通過Raman、HRTEM及UV-vis等測試分析，證實了復合結構中量子點錨定在MWCNT表面的特殊結構形成。通過室溫旋涂和配體置換技術將之制備成氣敏薄膜，對40ppm的NO2，室溫具有高達175的響應，響應恢復時間為14/25s。更進一步，利用膠體量子點對各類襯底的兼容性優(yōu)勢

3、，本文制備了PbS/MWCNT復合材料紙基柔性器件，通過對四類紙質襯底上器件性能的探測和微觀形貌表征，發(fā)現(xiàn)石頭紙為最佳器件制備襯底；通過不同的PbS和MWCNT混合比例氣敏材料的性能測試，找尋到最佳制備工藝比；通過不同角度彎曲性能測試及30o彎折角下600次彎折測試，證實了加入碳納米管后復合材料氣體傳感器在抗彎折性、抗疲勞性上的進一步提升。
　　本文采用類似的工藝完成了SnO2CQD/MWCNT復合材料的合成和氣敏薄膜的制備。Sn

4、O2/MWCNT復合材料對50ppm H2S，70℃下展現(xiàn)出108的響應，響應恢復時間分別為23s和44s。通過開爾文探針、循環(huán)伏安法等方法，分別建立了PbS/MWCNT復合材料和SnO2/MWCNT復合材料的界面能帶結構。研究發(fā)現(xiàn)，無論是n型SnO2還是p型PbS，復合材料界面均適宜氣生載流子（電子和空穴）從氣體吸附的量子點表面流向MWCNT中，進而借助MWCNT優(yōu)秀的載流子傳輸能力傳輸?shù)诫姌O中，并提高響應。這是膠體量子點/MWCNT