鈀基復(fù)合薄膜的氫氣傳感器研究.pdf

1、氫氣探測(cè)技術(shù)在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中都是必不可少的，例如氨和醇的制備過(guò)程、航天飛機(jī)起飛降落時(shí)的氫氣泄露探測(cè)以及氫能源電池氫的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，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(duì)氫氣的高度選擇性而廣泛運(yùn)用在氫氣傳感器的研發(fā)。同時(shí)，Pd基氫氣傳感器也因?yàn)槠浜?jiǎn)單的器件結(jié)構(gòu)和制備過(guò)程而備受研究者們關(guān)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(fù)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(duì)氫氣傳感器的性能作相關(guān)測(cè)試，并且分析復(fù)合薄膜材料的氫氣敏感原理和對(duì)氫氣傳感器性能改善的原因。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括如下幾個(gè)部分：
　　首先，本論文采用膨脹動(dòng)力學(xué)理論研究了氫氣傳感器的響應(yīng)時(shí)間與鈀納米顆粒體積大小的相關(guān)關(guān)系，然后制備了多孔鈀納米薄膜氫氣傳感器，并且測(cè)試了性能指標(biāo)，包括動(dòng)態(tài)響應(yīng)、響應(yīng)時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間、響應(yīng)度、重復(fù)性，測(cè)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(yīng)和更加穩(wěn)定的性能。<

3、br>　　隨后，文章研究了磷酸擴(kuò)孔工藝濃度和時(shí)間對(duì)氫氣傳感器性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)擴(kuò)孔時(shí)間和擴(kuò)孔濃度對(duì)氫氣傳感器性能都帶來(lái)顯著的影響，并且通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)尋找到了最佳的工藝條件是擴(kuò)孔濃度為5％、擴(kuò)孔時(shí)間是30分鐘，所制備得到的氫氣傳感器的響應(yīng)時(shí)間在氫氣濃度為1%時(shí)達(dá)到了19s，同時(shí)，通過(guò)測(cè)試復(fù)合薄膜的SEM圖像分析了擴(kuò)孔工藝對(duì)氫氣傳感器所帶來(lái)的影響的原因，提出了“裂結(jié)”效應(yīng)和吸氫效應(yīng)對(duì)氫氣傳感器的雙重影響。
　　為了進(jìn)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(cè)試了二氧化鈦層厚度對(duì)氫氣傳感器性能帶來(lái)的影響，確定了二氧化鈦噴涂含量為1ml時(shí)，二氧化鈦層厚度約為10nm時(shí)氫氣傳感器的性能最佳，在氫氣濃度為8000ppm時(shí)，響應(yīng)時(shí)間為5s，恢復(fù)時(shí)間達(dá)到了9s，同時(shí)也分析了二氧化鈦層對(duì)氫氣傳感器性能影響的原因極其相關(guān)機(jī)理。
　　最后，作為對(duì)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(cuò)碳納