基于金屬氧化物與納米碳復合氣敏材料的制備及其性能研究.pdf

1、隨著人們生活質(zhì)量標準的不斷提高和對生產(chǎn)、生活安全的逐漸重視，對氣體傳感器的性能也就提出了更多的要求。金屬氧化物半導體氣體傳感器作為氣體傳感器中研究的最多、應用最廣泛的氣體傳感器，相比于其他氣體傳感器有著靈敏度高、價格便宜的優(yōu)點，但也存在著穩(wěn)定性差、選擇性不唯一的不足。SnO2作為金屬氧化物半導體氣敏材料中最重要的一員，如何在保證SnO2氣體傳感器較高靈敏度的前提下，盡可能的提高傳感器的穩(wěn)定新和選擇性，一直以來都是SnO2氣體傳感器研究的

2、熱點。近些年碳納米材料，尤其是以石墨烯和碳納米管為代表的低維碳材料近年來開始在氣敏傳感器領域嶄露頭角。
　　結(jié)合SnO2材料和碳納米材料各自的優(yōu)勢，制備綜合性能優(yōu)異的復合氣敏材料目前是氣敏傳感器發(fā)展的重要方向之一。本論文實驗利用乙炔在高溫下的裂解反應一步制備了碳黑與SnO2復合氣敏材料，并測試了該碳修飾材料對多種氣體的響應。通過XRD、SEM、Raman和HRTEM對碳修飾SnO2樣品進行成分和形貌的表征，并研究分析了退火處理對復

3、合材料形貌和氣敏性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過碳修飾處理以后SnO2顆粒表面相對均勻的沉積了一層碳黑顆粒，氣敏測試表明該碳包覆 SnO2靈敏度比于未處理的 SnO2樣品低，這是因為表面連續(xù)的碳層阻礙了SnO2與氣體分子間的氣敏反應。將上述材料進一步退火處理發(fā)現(xiàn)在相同測試條件下對1000 ppm乙炔的靈敏度比純SnO2樣品提高了接近一倍。HRTEM分析表明退火處理后SnO2表面碳層由連續(xù)變?yōu)橄嗷シ蛛x的島狀顆粒。SEM分析也表明退火后復合材料的團

4、聚現(xiàn)象明顯減少，顆粒分布更加疏松。
　　論文第四章實驗基于SnO2半導體氣敏材料，通過引入玻璃基質(zhì) B2O3和稀土CeO2合成了SnO2-B2O3-CeO2熒光玻璃，合成了一種潛在的熒光氣敏材料。通過分析測試結(jié)果討論了合成玻璃樣品的反應機制，并研究分析了玻璃樣品的熒光性能，討論其作為熒光氣敏材料的可行性。通過分析本論文提出了合成這種熒光玻璃的反應機理，即SnO2和CeO2在高溫條件下都會失去氧原子，不同的是CeO2失去氧后成為Ce