WO3多孔膜微結(jié)構(gòu)參數(shù)的提取及其對苯系物的選擇性研究.pdf

1、近年來,氣體檢測與人們的日常生活和工作的關(guān)系越來越密切,例如室內(nèi)環(huán)境中有毒有害氣體的檢測、工業(yè)生產(chǎn)中易燃易爆氣體濃度水平的監(jiān)控、大氣污染監(jiān)測等。金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)氣敏傳感器是一種能感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的一種裝置或器件,它能將與氣體種類和濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成電信號,根據(jù)電信號的強(qiáng)弱以及模式來獲得與待測氣體在環(huán)境中存在情況有關(guān)的信息,從而進(jìn)行檢測、監(jiān)控、分析、報警。相對于其他傳統(tǒng)的氣體分析手段,MOS氣敏傳感器其具有分析快速、

2、易操作、結(jié)構(gòu)簡單、便于攜帶、成本低、靈敏度高等優(yōu)點,目前已廣泛應(yīng)用于食品質(zhì)量檢測、環(huán)境監(jiān)測、重工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天等各種氣體檢測領(lǐng)域。
　　MOS氣敏傳感器雖已被廣泛應(yīng)用,實際應(yīng)用時卻面臨靈敏度不高、選擇性差等問題。MOS氣敏傳感器的性能很大程度上由氣敏材料的性能決定,而氣敏材料的性能在很大程度上受制于其微觀結(jié)構(gòu),不管是通過控制制造工藝、還是進(jìn)行摻雜等方法,其目的都在于調(diào)節(jié)敏感材料的微觀結(jié)構(gòu),從而改變材料的各項氣敏性能。因

3、而,氣敏材料科學(xué)發(fā)展的一個重要組成部分就是找出靈敏度、選擇性與材料微觀結(jié)構(gòu)間的相互關(guān)聯(lián)機(jī)制,從而達(dá)到控制微觀結(jié)構(gòu)、改善氣敏性能的目的。
　　利用導(dǎo)電模型探究材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系是一種行之有效的定量研究方法。本文基于課題組提出的多孔材料導(dǎo)電模型,對材料在不同環(huán)境下的I-V曲線進(jìn)行多參數(shù)擬合提取微結(jié)構(gòu)參數(shù),研究材料微結(jié)構(gòu)參數(shù)與其靈敏度和選擇性之間的關(guān)系,探究其作用機(jī)理。全文主要研究了燒結(jié)頸對WO3多孔膜靈敏度的影響及WO3對苯、甲

4、苯、二甲苯這三種苯系物的選擇性。
　　實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),燒結(jié)溫度的不同會改變材料內(nèi)的燒結(jié)頸含量,燒結(jié)頸的含量直接影響材料的靈敏度,燒結(jié)頸含量越高的材料,其靈敏度越高;將燒結(jié)頸分成三類:寬頸、窄頸和閉頸,其中,窄頸對材料敏感度貢獻(xiàn)最大,起到了類似開關(guān)效應(yīng)的作用,寬頸次之,閉頸最小。對600℃燒結(jié)的WO3進(jìn)行進(jìn)一步的氣敏測試發(fā)現(xiàn),其對苯系物的響應(yīng)有明顯的選擇性,從測試氣體的化學(xué)結(jié)構(gòu)如官能團(tuán)的角度解釋了對苯、甲苯、二甲苯響應(yīng)的差異性,認(rèn)為W