本文主要研究内容
作者谢宁（2019）在《基于碳化处理的二氧化锡纳米线的气敏性研究》一文中研究指出：随着人们生活水平的提高,气体检测在环境、医疗以及生活安全等领域发挥着越来越重要的作用。气体传感器的研究也因此成为当今主要的研究热点之一。氧化物半导体传感器以其灵敏度高、价格低廉、易量产等优点,被广泛应用于检测有毒有害以及易燃易爆气体中。传感器的性能主要由敏感材料的特性决定,其识别功能、转换功能以及敏感体利用率是影响材料特性的三大要素,与敏感材料的微观结构以及形貌密切相关。因此研究制备具有一定微观结构以及高表面活性的敏感材料对器件性能的提升有着重大意义。SnO2作为典型的n型半导体,其禁带宽度较宽,且具有良好的电学、化学性质,在催化剂、生物工程和气体传感器等方面发挥着重大作用。通过静电纺丝技术制备的一维纳米纤维具有高比表面积,通透性好以及载流子迁移率高等优点,有关SnO2纳米线的气体传感器的研究已经取得较大进展,然而为了满足实际需求,器件性能仍需要进一步改善,尤其是敏感元件的灵敏度需要进一步的提升。最近的研究表明,灵敏度的提升往往伴随着表面氧缺陷的增多。传统的采用高速离子轰击的方法可以有效地产生氧缺陷,但该方法只能处理敏感体的表面而很难深入到敏感体内部,改性效果不佳;另外,将具有异质结构的氧化物半导体应用于气敏特性的研究也有很多报道。然而,常规的包覆手段使仅有一种氧化物裸露于待测气体中,不能充分发挥二者的协同作用。针对上述问题,本文采用碳化处理并高温煅烧的方法增加材料表面的氧缺陷,制备了未掺杂与掺杂的二氧化锡纳米线;采用先碳化再担载,最后煅烧的方法实现SnO2/Fe2O3双层中空复合纳米纤维的制备,并应用于气敏特性测量。主要内容如下:通过对静电纺丝制备的前驱物进行碳化处理,并在空气中采用不同的升温速率进行烧结,最终制备出了中空多孔的SnO2纳米线。对材料进行气敏测试,数据表明碳化手段有效地提高了器件的灵敏度,且在较低升温速率下（2°C/min）会获得更优的形貌结构以及更高的气敏性能。其在最佳工作温度下对100 ppm乙醇的响应有20.4,明显高于未经碳化处理的材料（7.6）,而对于高温速率的样品（5°C/min）,其在最佳工作温度下对100 ppm乙醇的响应为14.5,尽管灵敏度有所提升但明显低于低温速率烧结的产物。在此基础上,我们在低温速率条件下制备了经过碳化处理的Pd掺杂的SnO2纳米线。与未碳化的Pd掺杂的SnO2纳米线相比,其在最佳工作温度下对100 ppm甲苯的响应由从10提升至24.6,并具有较低的检测下限（1.6,500 ppb甲苯）和较快的响应时间（3s）。经过对比发现,对于SnO2纳米纤维,碳化处理能够明显的提高传感器件的响应,并且对最佳工作温度以及选择特性没有太大改变。进一步分析材料的形貌结构、表面吸附氧的状态以及比表面积等实验数据,得出以下结论:碳化措施对气敏性能的改善主要归功于比表面积的增大以及表面缺陷氧的增多。同时通过对材料进行差热分析,我们进一步探讨了材料微观结构的形成机理。以静电纺丝制备的SnO2纳米线以及经过碳化处理的前驱物为模板,通过水热法在其表面生长Fe2O3纳米棒,并最终制备了SnO2/Fe2O3复合纳米线。测试与表征结果表明经过碳化处理的复合纳米线具有中空结构。样品的气敏数据表明碳化手段同样没有对复合纳米线的最佳工作温度产生影响,器件在最佳工作温度下对100 ppm乙醇的响应由21提升到44,且检测下限较低,对20 ppb乙醇的响应约为1.6。气敏性能提升主要因为比表面积的提高以及异质结的形成。
Abstract
sui zhao ren men sheng huo shui ping de di gao ,qi ti jian ce zai huan jing 、yi liao yi ji sheng huo an quan deng ling yu fa hui zhao yue lai yue chong yao de zuo yong 。qi ti chuan gan qi de yan jiu ye yin ci cheng wei dang jin zhu yao de yan jiu re dian zhi yi 。yang hua wu ban dao ti chuan gan qi yi ji ling min du gao 、jia ge di lian 、yi liang chan deng you dian ,bei an fan ying yong yu jian ce you du you hai yi ji yi ran yi bao qi ti zhong 。chuan gan qi de xing neng zhu yao you min gan cai liao de te xing jue ding ,ji shi bie gong neng 、zhuai huan gong neng yi ji min gan ti li yong lv shi ying xiang cai liao te xing de san da yao su ,yu min gan cai liao de wei guan jie gou yi ji xing mao mi qie xiang guan 。yin ci yan jiu zhi bei ju you yi ding wei guan jie gou yi ji gao biao mian huo xing de min gan cai liao dui qi jian xing neng de di sheng you zhao chong da yi yi 。SnO2zuo wei dian xing de nxing ban dao ti ,ji jin dai kuan du jiao kuan ,ju ju you liang hao de dian xue 、hua xue xing zhi ,zai cui hua ji 、sheng wu gong cheng he qi ti chuan gan qi deng fang mian fa hui zhao chong da zuo yong 。tong guo jing dian fang si ji shu zhi bei de yi wei na mi qian wei ju you gao bi biao mian ji ,tong tou xing hao yi ji zai liu zi qian yi lv gao deng you dian ,you guan SnO2na mi xian de qi ti chuan gan qi de yan jiu yi jing qu de jiao da jin zhan ,ran er wei le man zu shi ji xu qiu ,qi jian xing neng reng xu yao jin yi bu gai shan ,you ji shi min gan yuan jian de ling min du xu yao jin yi bu de di sheng 。zui jin de yan jiu biao ming ,ling min du de di sheng wang wang ban sui zhao biao mian yang que xian de zeng duo 。chuan tong de cai yong gao su li zi hong ji de fang fa ke yi you xiao de chan sheng yang que xian ,dan gai fang fa zhi neng chu li min gan ti de biao mian er hen nan shen ru dao min gan ti nei bu ,gai xing xiao guo bu jia ;ling wai ,jiang ju you yi zhi jie gou de yang hua wu ban dao ti ying yong yu qi min te xing de yan jiu ye you hen duo bao dao 。ran er ,chang gui de bao fu shou duan shi jin you yi chong yang hua wu luo lou yu dai ce qi ti zhong ,bu neng chong fen fa hui er zhe de xie tong zuo yong 。zhen dui shang shu wen ti ,ben wen cai yong tan hua chu li bing gao wen duan shao de fang fa zeng jia cai liao biao mian de yang que xian ,zhi bei le wei can za yu can za de er yang hua xi na mi xian ;cai yong xian tan hua zai dan zai ,zui hou duan shao de fang fa shi xian SnO2/Fe2O3shuang ceng zhong kong fu ge na mi qian wei de zhi bei ,bing ying yong yu qi min te xing ce liang 。zhu yao nei rong ru xia :tong guo dui jing dian fang si zhi bei de qian qu wu jin hang tan hua chu li ,bing zai kong qi zhong cai yong bu tong de sheng wen su lv jin hang shao jie ,zui zhong zhi bei chu le zhong kong duo kong de SnO2na mi xian 。dui cai liao jin hang qi min ce shi ,shu ju biao ming tan hua shou duan you xiao de di gao le qi jian de ling min du ,ju zai jiao di sheng wen su lv xia （2°C/min）hui huo de geng you de xing mao jie gou yi ji geng gao de qi min xing neng 。ji zai zui jia gong zuo wen du xia dui 100 ppmyi chun de xiang ying you 20.4,ming xian gao yu wei jing tan hua chu li de cai liao （7.6）,er dui yu gao wen su lv de yang pin （5°C/min）,ji zai zui jia gong zuo wen du xia dui 100 ppmyi chun de xiang ying wei 14.5,jin guan ling min du you suo di sheng dan ming xian di yu di wen su lv shao jie de chan wu 。zai ci ji chu shang ,wo men zai di wen su lv tiao jian xia zhi bei le jing guo tan hua chu li de Pdcan za de SnO2na mi xian 。yu wei tan hua de Pdcan za de SnO2na mi xian xiang bi ,ji zai zui jia gong zuo wen du xia dui 100 ppmjia ben de xiang ying you cong 10di sheng zhi 24.6,bing ju you jiao di de jian ce xia xian （1.6,500 ppbjia ben ）he jiao kuai de xiang ying shi jian （3s）。jing guo dui bi fa xian ,dui yu SnO2na mi qian wei ,tan hua chu li neng gou ming xian de di gao chuan gan qi jian de xiang ying ,bing ju dui zui jia gong zuo wen du yi ji shua ze te xing mei you tai da gai bian 。jin yi bu fen xi cai liao de xing mao jie gou 、biao mian xi fu yang de zhuang tai yi ji bi biao mian ji deng shi yan shu ju ,de chu yi xia jie lun :tan hua cuo shi dui qi min xing neng de gai shan zhu yao gui gong yu bi biao mian ji de zeng da yi ji biao mian que xian yang de zeng duo 。tong shi tong guo dui cai liao jin hang cha re fen xi ,wo men jin yi bu tan tao le cai liao wei guan jie gou de xing cheng ji li 。yi jing dian fang si zhi bei de SnO2na mi xian yi ji jing guo tan hua chu li de qian qu wu wei mo ban ,tong guo shui re fa zai ji biao mian sheng chang Fe2O3na mi bang ,bing zui zhong zhi bei le SnO2/Fe2O3fu ge na mi xian 。ce shi yu biao zheng jie guo biao ming jing guo tan hua chu li de fu ge na mi xian ju you zhong kong jie gou 。yang pin de qi min shu ju biao ming tan hua shou duan tong yang mei you dui fu ge na mi xian de zui jia gong zuo wen du chan sheng ying xiang ,qi jian zai zui jia gong zuo wen du xia dui 100 ppmyi chun de xiang ying you 21di sheng dao 44,ju jian ce xia xian jiao di ,dui 20 ppbyi chun de xiang ying yao wei 1.6。qi min xing neng di sheng zhu yao yin wei bi biao mian ji de di gao yi ji yi zhi jie de xing cheng 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自吉林大学的谢宁，发表于刊物吉林大学2019-06-25论文，是一篇关于气体传感器论文,多孔结构论文,静电纺丝论文,碳化论文,二氧化锡论文,吉林大学2019-06-25论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自吉林大学2019-06-25论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。