室温光激发气体传感器的制备及特性研究
发布时间：2025-05-08 00:43
环境污染,特别是来自于工业排放、汽车尾气排放和人为垃圾处理不当造成的大气污染,以及室内有毒有害气体的挥发和泄漏等,正在持续危害着人类的生命。此外,小型化、集成化、柔性化的发展对电子器件的室温工作提出了更高的要求。因此,便携式室温气体检测技术的开发势在必行。其中,光激发式气体传感器,因其高性能的室温工作潜在性、低环境湿度依赖性、可柔性集成化以及能耗低等优点,在气体检测方面具有极大的应用前景。然而,该类传感技术起步较晚,技术背后还存在着许多科学性的问题,性能（特别是室温可见光激发气体传感器）有待进一步改善,并且应用性开发远远不够。对此,本文基于ZnO纳米结构,从实验观察和理论计算的角度详细地揭示了室温光激发气体传感技术相关的科学问题,并依据提出的理论开发了高性能的室温光激发电阻式气体传感器。论文的主要研究内容归纳如下:1.制备了一种基于ZnO纳米晶膜的室温紫外光激发化学电阻式气体传感器,并详细地研究了膜厚的影响以及传感器在各种条件下的气体传感特性。基于研究结果,阐述了紫外光照射下ZnO纳米晶表面气体分子的吸附行为。其中,紫外光诱导的化学吸附氧物种(O-2（ad...
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作背景与意义
1.2 污染气体危害及气体传感器分类
1.2.1 污染气体的危害
1.2.2 气体传感器的分类
1.3 室温电阻式气体传感器的研究现状
1.4 光激发气体传感器的研究现状
1.5 论文的选题及主要研究工作
第二章 光激发电阻式气体传感器工作原理、制备工艺与测试方法
2.1 光激发电阻式气体传感器原理
2.1.1 金属氧化物半导体气敏机理
2.1.2 紫外光激发电阻式传感器敏感原理
2.2 传感器的制备
2.2.1 传感器的功能器件
2.2.2 基于氧化物纳米颗粒的传感器
2.2.3 基ZnO纳米棒的传感器
2.3 表征与测试方法
2.3.1 材料的表征方法
2.3.2 气敏测试方法
2.4 传感器的主要参数及性能优化方法
2.4.1 光激发电阻式气体传感器的主要参数
2.4.2 光激发电阻式气体传感器性能的优化方法
2.5 本章小结
第三章 室温光激发下ZnO纳米晶表面的气体吸附行为研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂及相关仪器
3.2.2 ZnO纳米晶制备
3.2.3 传感器器件制备及气敏测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 ZnO纳米晶的微结构及光学性能
3.3.2 敏感膜厚度对形貌及NO2敏感特性的影响
3.3.3 背景气体中氧气含量对NO2响应的影响
3.3.4 有无氧存在下其它气体的响应特性
3.3.5 ZnO纳米晶表面气体吸附行为及敏感机理
3.4 本章小结
第四章 一维ZnO纳米结构形貌和表面态对室温光激发气敏性能的影响研究..
4.1 引言
4.2 实验及计算部分
4.2.1 试剂及相关仪器
4.2.2 ZnO纳米棒阵列膜制备及后处理
4.2.3 传感器器件制备与气敏测试
4.2.4 密度泛函理论(DFT)计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 形貌和缺陷可调节的ZnO纳米棒
4.3.2 缺陷的空间分布及结构
4.3.3 缺陷诱导的光学吸收特性
4.3.4 室温光激发气敏特性
4.3.5 表面反应机理
4.4 本章小结
第五章 基于表面缺陷可调ZnO颗粒的室温紫外光激发电阻式NO2传感器制备及其性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂及相关仪器
5.2.2 ZnO纳米粉末处理
5.2.3 传感器制备及气敏测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 材料的微结构与形貌
5.3.2 材料表面氧空位缺陷
5.3.3 材料的光学特性
5.3.4 室温紫外光激发NO2气敏特性
5.4 本章小结
第六章 基于Ag-ZnO纳米结构室温可见光激发电阻式NO2传感器制备及其性能研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 试剂及相关仪器
6.2.2 Ag修饰ZnO纳米颗粒的制备
6.2.3 传感器制备及气敏测试
6.3 结果与讨论
6.3.1 敏感材料表征
6.3.2 光激发NO2敏感性能与增强机理
6.3.3 光波长的影响及应用性
6.3.4 湿度的影响
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 论文工作总结
7.2 论文创新点
7.3 前景展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：4044055
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作背景与意义
1.2 污染气体危害及气体传感器分类
1.2.1 污染气体的危害
1.2.2 气体传感器的分类
1.3 室温电阻式气体传感器的研究现状
1.4 光激发气体传感器的研究现状
1.5 论文的选题及主要研究工作
第二章 光激发电阻式气体传感器工作原理、制备工艺与测试方法
2.1 光激发电阻式气体传感器原理
2.1.1 金属氧化物半导体气敏机理
2.1.2 紫外光激发电阻式传感器敏感原理
2.2 传感器的制备
2.2.1 传感器的功能器件
2.2.2 基于氧化物纳米颗粒的传感器
2.2.3 基ZnO纳米棒的传感器
2.3 表征与测试方法
2.3.1 材料的表征方法
2.3.2 气敏测试方法
2.4 传感器的主要参数及性能优化方法
2.4.1 光激发电阻式气体传感器的主要参数
2.4.2 光激发电阻式气体传感器性能的优化方法
2.5 本章小结
第三章 室温光激发下ZnO纳米晶表面的气体吸附行为研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂及相关仪器
3.2.2 ZnO纳米晶制备
3.2.3 传感器器件制备及气敏测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 ZnO纳米晶的微结构及光学性能
3.3.2 敏感膜厚度对形貌及NO2敏感特性的影响
3.3.3 背景气体中氧气含量对NO2响应的影响
3.3.4 有无氧存在下其它气体的响应特性
3.3.5 ZnO纳米晶表面气体吸附行为及敏感机理
3.4 本章小结
第四章 一维ZnO纳米结构形貌和表面态对室温光激发气敏性能的影响研究..
4.1 引言
4.2 实验及计算部分
4.2.1 试剂及相关仪器
4.2.2 ZnO纳米棒阵列膜制备及后处理
4.2.3 传感器器件制备与气敏测试
4.2.4 密度泛函理论(DFT)计算
4.3 结果与讨论
4.3.1 形貌和缺陷可调节的ZnO纳米棒
4.3.2 缺陷的空间分布及结构
4.3.3 缺陷诱导的光学吸收特性
4.3.4 室温光激发气敏特性
4.3.5 表面反应机理
4.4 本章小结
第五章 基于表面缺陷可调ZnO颗粒的室温紫外光激发电阻式NO2传感器制备及其性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂及相关仪器
5.2.2 ZnO纳米粉末处理
5.2.3 传感器制备及气敏测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 材料的微结构与形貌
5.3.2 材料表面氧空位缺陷
5.3.3 材料的光学特性
5.3.4 室温紫外光激发NO2气敏特性
5.4 本章小结
第六章 基于Ag-ZnO纳米结构室温可见光激发电阻式NO2传感器制备及其性能研究
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 试剂及相关仪器
6.2.2 Ag修饰ZnO纳米颗粒的制备
6.2.3 传感器制备及气敏测试
6.3 结果与讨论
6.3.1 敏感材料表征
6.3.2 光激发NO2敏感性能与增强机理
6.3.3 光波长的影响及应用性
6.3.4 湿度的影响
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 论文工作总结
7.2 论文创新点
7.3 前景展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：4044055
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/4044055.html
