膠體量子點(diǎn)-多壁碳納米管復(fù)合材料制備與氣敏特性研究.pdf

1、半導(dǎo)體氣體傳感器具有靈敏度高、響應(yīng)快速和工作壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)生產(chǎn)控制、安全防爆等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。工作溫度高、選擇性差是制約其進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)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(dǎo)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(qiáng)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(xué)性質(zhì)也被廣泛應(yīng)用于柔性器件的制備中。膠體量子點(diǎn)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(shì)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(diǎn)與多壁碳納米管（MWCNTs）制備了PbS/MWCNT復(fù)合材料。通過Raman、HRTEM及UV-vis等測(cè)試分析，證實(shí)了復(fù)合結(jié)構(gòu)中量子點(diǎn)錨定在MWCNT表面的特殊結(jié)構(gòu)形成。通過室溫旋涂和配體置換技術(shù)將之制備成氣敏薄膜，對(duì)40ppm的NO2，室溫具有高達(dá)175的響應(yīng)，響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間為14/25s。更進(jìn)一步，利用膠體量子點(diǎn)對(duì)各類襯底的兼容性優(yōu)勢(shì)

3、，本文制備了PbS/MWCNT復(fù)合材料紙基柔性器件，通過對(duì)四類紙質(zhì)襯底上器件性能的探測(cè)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(cè)試，找尋到最佳制備工藝比；通過不同角度彎曲性能測(cè)試及30o彎折角下600次彎折測(cè)試，證實(shí)了加入碳納米管后復(fù)合材料氣體傳感器在抗彎折性、抗疲勞性上的進(jìn)一步提升。
　　本文采用類似的工藝完成了SnO2CQD/MWCNT復(fù)合材料的合成和氣敏薄膜的制備。Sn

4、O2/MWCNT復(fù)合材料對(duì)50ppm H2S，70℃下展現(xiàn)出108的響應(yīng)，響應(yīng)恢復(fù)時(shí)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(fù)合材料和SnO2/MWCNT復(fù)合材料的界面能帶結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，無論是n型SnO2還是p型PbS，復(fù)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(diǎn)表面流向MWCNT中，進(jìn)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(yīng)。這是膠體量子點(diǎn)/MWCNT