鈀基復合薄膜的氫氣傳感器研究.pdf

1、氫氣探測技術在眾多應用領域中都是必不可少的，例如氨和醇的制備過程、航天飛機起飛降落時的氫氣泄露探測以及氫能源電池氫的實時監(jiān)測，因此研發(fā)高性能的氫氣傳感器是一種必然。鈀（Pd）由于其能夠吸收大量氫氣的優(yōu)秀性能、對氫氣的高度選擇性而廣泛運用在氫氣傳感器的研發(fā)。同時，Pd基氫氣傳感器也因為其簡單的器件結(jié)構(gòu)和制備過程而備受研究者們關注，使得其得到了快速的發(fā)展。本文將采用基于鈀薄膜的復合薄膜材料作為氫氣傳感器的敏感層材料，制備出性能優(yōu)良的氫氣傳感

2、器，對氫氣傳感器的性能作相關測試，并且分析復合薄膜材料的氫氣敏感原理和對氫氣傳感器性能改善的原因。本文的研究內(nèi)容主要包括如下幾個部分：
　　首先，本論文采用膨脹動力學理論研究了氫氣傳感器的響應時間與鈀納米顆粒體積大小的相關關系，然后制備了多孔鈀納米薄膜氫氣傳感器，并且測試了性能指標，包括動態(tài)響應、響應時間、恢復時間、響應度、重復性，測試發(fā)現(xiàn)多孔鈀納米薄膜氫氣傳感器相較與致密鈀膜氫氣傳感器而言，具有更加快速的響應和更加穩(wěn)定的性能。<

3、br>　　隨后，文章研究了磷酸擴孔工藝濃度和時間對氫氣傳感器性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)擴孔時間和擴孔濃度對氫氣傳感器性能都帶來顯著的影響，并且通過大量的實驗尋找到了最佳的工藝條件是擴孔濃度為5％、擴孔時間是30分鐘，所制備得到的氫氣傳感器的響應時間在氫氣濃度為1%時達到了19s，同時，通過測試復合薄膜的SEM圖像分析了擴孔工藝對氫氣傳感器所帶來的影響的原因，提出了“裂結(jié)”效應和吸氫效應對氫氣傳感器的雙重影響。
　　為了進一步優(yōu)化氫氣傳感

4、器的性能，本論文將二氧化鈦層加入多孔鈀納米薄膜氫氣傳感器，形成多孔鈀-二氧化鈦納米薄膜氫氣傳感器。然后測試了二氧化鈦層厚度對氫氣傳感器性能帶來的影響，確定了二氧化鈦噴涂含量為1ml時，二氧化鈦層厚度約為10nm時氫氣傳感器的性能最佳，在氫氣濃度為8000ppm時，響應時間為5s，恢復時間達到了9s，同時也分析了二氧化鈦層對氫氣傳感器性能影響的原因極其相關機理。
　　最后，作為對多孔層的一種模擬，本文創(chuàng)新性地提出了一種全新的交錯碳納