【摘 要】
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在环保意识和安全意识不断增加的今天,有效检测空气中挥发性有机组分(VOCs)的排放是至关重要的。为满足当下越来越高的社会生活需求,本论文以制备高灵敏度,高选择性气体传感
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在环保意识和安全意识不断增加的今天,有效检测空气中挥发性有机组分(VOCs)的排放是至关重要的。为满足当下越来越高的社会生活需求,本论文以制备高灵敏度,高选择性气体传感器为主要目标,合成了具有良好性能的纳米氧化镍(NiO)材料,并通过构建纳米异质结构和异价离子掺杂的方式来提升材料的气敏性能,以解决目前国内P型半导体型气体传感器灵敏度低,选择性差等问题。具体研究内容如下:通过胶体晶体模板法制备了具有三维大孔结构的纯相NiO和不同比例的NiO/氧化锆(ZrO2)纳米复合材料。气感性能测试表明,所有材料对二甲苯均表现出最高的响应,最佳比例的NiO/ZrO2复合材料在330℃下对100 ppm二甲苯具有最大响应值25.6,约为纯NiO的10倍,选择性提高了约1.8-11.4倍,同时该复合材料具有优异的长期稳定性和良好的抗湿性。气敏性能的提升主要是由于异质结构的形成以及催化协同效应。此外,采用一步水热法制备了具有纳米片状结构的纯相NiO和不同比例铌(Nb)掺杂的NiO。气感性能测试表明:在最佳掺杂比例下,该材料于370℃时对100 ppm二甲苯具有超高的响应值335.1。与纯相材料相比,其灵敏度提升了近110倍,选择性提高了 2.1-16.1倍,并且具有超低的理论检测限2 ppb。气感性能提升的主要原因归因于掺杂实现的电子敏化,以及比表面积的增加。
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