金属氧化物纳米材料的气体传感特性研究.pdf

分类 ： ０ ６５ ７
号 学校 代码 ： １ ０６ ９７
密 级 ：
公开学号 ： ２ ０ １ ５２ ０５ ９ ６
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８５士 字 位 论 文
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金属 氧化 物纳 米材料 的 气体传感 特性研究
学科名 称 ： 分析化 学
作者 ： 侯 琳指导 老 师 ： 亢 晓峰 教授
西 北 大 学学 位评 定委 员 会
二〇 一八年
ｒ
Studies on Gas Sensing Properties of Metal Oxide
Nanomaterials
A thesis submitted to
Northwest University
in partial fulfillment of the requirements
for the degree of Master
in Analytical Chemistry
By
Hou Lin
Supervisor: Kang Xiaofeng Professor
Chen Wei Professor
June 2018
摘要
摘要
气体传感器是一种用于检测可燃物、易燃气体、有毒气体以及气体消耗的设备，广
泛应用于工业、环境、消防和医疗等众多领域。基于金属氧化物半导体电阻式的气体传
感器因其灵敏度高，成本低，制造简易以及可与现代电子设备兼容等特点而备受关注。
纳米线、纳米管、球型纳米颗粒等纳米材料具有较大的比表面积，有利于气体与敏感材
料的表面反应，因此，在这一研究领域占据了主导地位。本文从获得灵敏度高、工作温
度低的金属氧化物半导体气体传感器的敏感材料角度出发，分别合成了 CuO 和 Fe2O3
两组纳米材料、并研究了其气体传感特性。该研究为有目的性地设计敏感材料表面结构
来提高气体传感器传感性能和降低传感器工作温度提供了新的思路。
1. CuO 纳米材料对 CO 气体传感性能的研究
比表面积和晶体的不同暴露面是影响半导体金属氧化物气体传感性能的两个重要
因素。为了研究材料的表面结构对气敏特性的影响，我们首先在强碱溶液中分别制备了
Cu 纳米线和 Cu2O 纳米立方体。对其氧化后得到两种不同类型的氧化铜(CuO)纳米材料：
暴露面为(111)晶面的 CuO 纳米管(CuO NTs)以及暴露面为(110)晶面的 CuO 纳米立方体
(CuO NCs)。随后，我们考察了上述两种材料的气体传感性能。研究表明，相对于 CuO
纳米立方体，CuO 纳米管对 CO 气体表现出了更低的工作温度以及更高的灵敏度。在工
作温度为