鈀基復(fù)合薄膜的氫氣傳感器研究.pdf

1、氫氣探測技術(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(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，對氫氣傳感器的性能作相關(guān)測試，并且分析復(fù)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(xué)理論研究了氫氣傳感器的響應(yīng)時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，并且測試了性能指標(biāo)，包括動態(tài)響應(yīng)、響應(yīng)時間、恢復(fù)時間、響應(yīng)度、重復(fù)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(yīng)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(yīng)時間在氫氣濃度為1%時達到了19s，同時，通過測試復(fù)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(yīng)和吸氫效應(yīng)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(yīng)時間為5s，恢復(fù)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(guān)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