新型結(jié)構(gòu)金屬氧化物的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、當(dāng)前環(huán)境污染問題日益突出，有毒有害氣體監(jiān)測成為環(huán)境治理的必要手段和重要保障，因此，先進(jìn)氣體傳感器成為目前環(huán)境監(jiān)測的研究熱點(diǎn)。先進(jìn)敏感材料與器件工藝是氣體傳感器研究的重點(diǎn)和核心，對新型高性能氣敏傳感器的研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　金屬氧化物半導(dǎo)體材料因其靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、易于集成等優(yōu)點(diǎn)，在氣敏傳感器上表現(xiàn)出良好的應(yīng)用價(jià)值。通過設(shè)計(jì)金屬氧化物的微結(jié)構(gòu)、調(diào)控組織與相成分、復(fù)合不同理化特性的材料，并研究其對氣敏特性

2、的影響機(jī)制，有望提高氣敏傳感器的靈敏性、選擇性、穩(wěn)定性，并降低氣敏傳感器的工作溫度。
　　本論文通過設(shè)計(jì)新型微結(jié)構(gòu)金屬氧化物MoO3、Fe2O3及其復(fù)合物，并探討其在氣敏傳感器的應(yīng)用研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)利用簡單的熱氧化法原位生長柔性大面積α-MoO3微米片規(guī)整陣列薄膜，這種薄膜沿著(110)晶面擇優(yōu)取向生長并表現(xiàn)出力學(xué)柔性?；讦?MoO3微米片陣列薄膜的敏感元件在目前實(shí)驗(yàn)條件下未檢測到氣敏特性，但是表現(xiàn)出良

3、好的溫度傳感特性。
　　(2)利用水熱法無模板自組裝技術(shù)制備仿生蕨類葉子狀α-Fe2O3，其純度高無任何雜質(zhì)，微觀結(jié)構(gòu)與自然界中蕨類葉子高度相似，主干骨架與分支結(jié)構(gòu)的角度大致為64°。基于蕨類葉子狀α-Fe2O3的氣敏元件對正丁醇表現(xiàn)出很好的敏感特性。在260℃下，其對100ppm正丁醇的靈敏度為8.26，對濃度為10、20、50和100ppm正丁醇的響應(yīng)（恢復(fù)）時(shí)間分別為17.5s(9s)，24s(16s)，26s(18s)和3

4、4s(21s)。而且，蕨類葉子狀α-Fe2O3氣敏元件表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性和選擇性。與顆粒狀蕨類α-Fe2O3氣敏元件相比，蕨類葉子狀α-Fe2O3氣敏元件對正丁醇的靈敏度高和響應(yīng)（恢復(fù)）速率快。
　　(3)通過對仿生蕨類葉子狀α-Fe2O3的表面修飾，采用兩步水熱法成功制備出蕨類葉子狀α-Fe2O3/SnO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。α-Fe2O3/SnO2復(fù)合材料具有較好的結(jié)晶性和高純度，SnO2納米顆粒沉積于α-Fe2O3表面，經(jīng)化學(xué)復(fù)合