氧化銅半導(dǎo)體氣敏傳感器的制備及其性能研究.pdf

1、H2S是環(huán)境中最常見的有毒氣體污染物之一，經(jīng)常被應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括油氣廢物處理和造紙工業(yè)，它經(jīng)常產(chǎn)自于污水，垃圾堆，以及許多常規(guī)的化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程中。但是，即使是少量的H2S，也會(huì)對(duì)許多生物體例如人體的呼吸道和神經(jīng)系統(tǒng)具有極大的毒性。本文主要研究了銅基氧化物的制備方法，表征手段，電學(xué)測(cè)試以及氣敏測(cè)試等幾個(gè)方面的研究。主要包括利用水熱法合成CuO半導(dǎo)體納米材料并通過(guò)硬件部分的焊接制備成CuO半導(dǎo)體氣敏傳感器，并采用靜態(tài)配氣法測(cè)試其對(duì)不同濃度

2、 H2S的氣敏響應(yīng)靈敏度，最后進(jìn)行了對(duì)傳感器氣敏響應(yīng)機(jī)制的討論研究。
　　本文研究的主要內(nèi)容包括：
　　1）利用簡(jiǎn)單的水熱法制備CuO實(shí)心納米片，并制備成了基于該敏感材料的氣敏傳感器。接著對(duì)合成的CuO納米材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和形貌上的表征。最后，對(duì)制備成的基于CuO實(shí)心納米片結(jié)構(gòu)的氣敏傳感器進(jìn)行了對(duì)不同濃度的H2S氣體的氣敏測(cè)試，對(duì)H2S氣體的最低檢測(cè)閾值為0.2 ppm。同時(shí)還研究了衡量傳感器優(yōu)良性能的幾個(gè)重要指標(biāo)，例如響應(yīng)—

3、恢復(fù)時(shí)間，可逆性，重復(fù)性，長(zhǎng)期穩(wěn)定性和選擇性等。
　　2）在第一部分的基礎(chǔ)上，通過(guò)改變水熱反應(yīng)的原材料和水熱反應(yīng)的條件，得到了花狀CuO多孔納米片。通過(guò)XRD來(lái)分析該CuO納米材料的物相組成，并使用SEM和TEM來(lái)分析此納米材料的微觀構(gòu)造，并通過(guò)光電子能譜(XPS)對(duì)該材料的元素性質(zhì)進(jìn)行了分析。最后利用此花狀CuO多孔納米片結(jié)構(gòu)作為敏感材料，制成了CuO半導(dǎo)體氣敏傳感器，并在室溫下對(duì)此傳感器進(jìn)行了最低檢測(cè)濃度、重復(fù)性、以及長(zhǎng)期穩(wěn)定

4、性的研究。研究表明，其最低檢測(cè)閾值在100 ppb，并且具有良好的重復(fù)性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
　　3）綜合以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的水熱合成條件，通過(guò)改變反應(yīng)物的配比和反應(yīng)時(shí)間，合成了CuO不規(guī)則葉狀納米片，并制成了基于該CuO敏感納米材料的半導(dǎo)體氣敏傳感器。結(jié)果表明，該CuO葉狀納米片的平均厚度為62.5 nm，平均寬度為0.5μm，平均長(zhǎng)度為1.2 nm，分布均勻。通過(guò)對(duì)該CuO納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行電學(xué)測(cè)試，證明其間的接觸為歐姆接觸。對(duì)該CuO納米結(jié)構(gòu)