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纳米ZnO气敏传感器研究进展

半导体金属氧化物气敏传感器被广泛应用于有毒性气体、可燃性气体等的检测。ZnO是一种重要的半导体气敏材料,特别是纳米ZnO,由于其粒子尺寸小,比表面积大,成为  (本文共5页) 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

纳米敏感膜修饰的QCM气敏传感器的制备及性能提高研究

QCM(Quartz Crystal Microbalance),也即石英晶体微天平,是一种以石英谐振器为核心器件的质量敏感型传感器。它利用石英晶体的正-逆压电效应,通过修饰晶片的敏感膜对待测物的特异性吸附,将待测物的质量、浓度等成分信息转换为频率信号,并进行测量。本文以QCM传感器在气相检测领域的应用为出发点,结合高灵敏度的QCM和气敏性能优异的纳米材料制备出能在室温下实现痕量级别气体检测的QCM气敏传感器。在此基础上,结合现阶段QCM气敏传感器在敏感材料、检测方法、气敏机理以及实际应用等方面存在的不足,基于纳米敏感膜修饰的QCM气敏传感器的制备及性能提高研究这一研究目标,通过贵金属掺杂改性方法成功提高了传感器灵敏度,通过功能型复合改性方法有效改善了传感器选择性,并基于对LSER模型的亲水性修正实现了对传感器气敏机理的量化研究。主要研究内容和成果如下:在实验室已有研究基础上,围绕检测电路、传感器制备和检测气室等三个关键部分对整...  (本文共167页) 本文目录 | 阅读全文>>

燕山大学
燕山大学

纳米ZnO材料的制备及气敏性能的研究

ZnO薄膜制成的气敏传感器具有响应速度快、恢复时间短、选择性好、对环境污染小等特点,可以用来检测各种易燃、易爆及危险气体,是目前应用广泛的气敏材料之一,其中掺杂是提高ZnO材料的灵敏度和选择性的主要途径。本文主要采用sol-gel法制备出ZnO颗粒和薄膜,并对其结构和组成进行分析,研究了ZnO薄膜制备工艺及掺杂对乙醇及丙酮气敏特性的影响,简要分析了其气敏机理,得到了下列结果:1.利用sol-gel法成功制备了粒径尺寸为14.4~34.2 nm的ZnO薄膜,分析表明:醋酸锌浓度对ZnO晶粒尺寸影响不明显;ZnO薄膜的晶粒尺寸随烧结温度的升高而变大; La~(3+)、Cu~(2+)等元素的掺杂导致ZnO薄膜晶粒尺寸明显减小。2.分别研究了加热电压和烧结温度对ZnO薄膜的气敏特性的影响,分析表明:对于纯的ZnO薄膜,其灵敏度随加热电压的升高而升高,加热电压为5.11 V时,对乙醇灵敏度达到最高;随烧结温度升高,灵敏度先升高后降低,最佳...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

纳米ZnO基气敏元件制备及在易燃、易爆物检测中的应用研究

近年来,纳米ZnO基气敏传感器因其制作简单、价格便宜和检测方便而备受研究者的关注。制备新的气敏材料、优化传感器技术和气敏传感器的人工智能应用(电子鼻)将是气敏传感器的三个主要研究方向。随着人类社会的不断进步,人们对所生存的环境质量以及人身安全提出了更高的要求。本文正是围绕这三个方面的要求,在以纳米Zn粉为锌源制备新的纳米ZnO基气敏材料、紫外光照提高传感器的使用安全性和传感器在挥发性有机物(VOCs)、易燃、易爆物的探测应用等三个方面做了一系列的研究工作。主要包括以下几个方面:采用蒸发-冷凝的方法制得平均粒径为35nm的纳米锌粉,再用H_2O_2预氧化再热氧化的两步氧化法将纳米锌粉氧化成不同形态的纳米ZnO。SEM和XRD分析表明,当在预氧化阶段Zn/H_2O_2为20mg/ml时,650℃热氧化2h后纳米锌粉氧化成茂密针状ZnO,当Zn/H_2O_2为2mg/ml时,生成颗粒状ZnO,处于中间浓度时,针状结构依次减少;预氧化微...  (本文共148页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

电子鼻:传感器阵列、系统及应用研究

嗅觉是生物对某种气体或挥发性物质的分子产生的一种生理反应。相对于人的其它感觉,无论是在感受机理上,还是在生物传导研究过程中人类目前对嗅觉的理解是最少的,对嗅觉的电子模拟更是处于初级阶段。本文围绕气敏传感器的制备、电子鼻系统的研制、电子鼻在环境监测、食品质量控制等方面的应用展开研究,在电子鼻结构与特点、气敏材料、传感器阵列、阵列优化、VOCs 定性、定量、白酒识别、食醋特征描述以及算法对电子鼻性能影响等方面进行了深入分析与探讨。利用蒸发-冷凝法制备了纳米ZnO,得到多种形态纳米ZnO 粉末,其中杆状直径为20~50nm,长度约150nm; 针状直径为5~10nm,长度约200nm。通过机械掺杂制备了ZnO 厚膜。SEM 分析显示,掺杂能抑制纳米ZnO 厚膜在烧结过程中的晶粒长大。XRD 分析显示,部分掺杂剂在与ZnO 共烧结的过程中会产生物相的变化,这些变化可造成厚膜电阻和敏感性能的变化。掺杂可显著降低ZnO 厚膜电阻,有利于改善...  (本文共160页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安工业大学
西安工业大学

ZnO纳米线的掺杂与表征

炸药是一种在爆炸时可形成高温高压气体产物的含能材料,被广泛的应用于军事应用中和工业生产中的的各个方面,而现代战争的主要特征就是在摧毁目标的同时,对周围环境气氛产生了严重的影响,对后续地面作战和人员的人身安全起到了危害。为了保护工作人员和战士的人身安全,当有害气体超限,气敏传感器即可自动报警,然后采取先抽后采的原则,即可防止危害人员中毒,甚至死亡的发生,因此研究对有害气体具有高灵敏度和高选择性的气敏传感器迫在眉睫,意义重大。ZnO是目前应用比较广泛的气敏材料,性能也比较优异。而金属掺杂则可以改善ZnO纳米材料气敏性能。因此本工作采用改进的新型气氛热处理程控高温炉,用物理热蒸发法制备出一维纯ZnO纳米材料及掺杂不同含量的Sn元素的ZnO纳米材料,研究了其纳米线的形貌、晶体结构,光致发光,分析Sn的掺杂在ZnO纳米线中的化学状态;并分析Sn掺杂浓度对ZnO纳米线中化学状态的影响,获得了如下主要研究结果:(1)3%Sn和5%Sn的掺杂是...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>