系列毒害气体传感器的研制及其特性研究

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采用三种不同的沉淀法制备了P型NiO材料,通过XRD对所制备材料的晶体结构、晶粒尺寸进行表征。分别以不同方法制备的NiO为基体材料,Cr2O3、WO3为掺杂剂,制作了P型半导体厚膜NO2气体传感器,得到了选择性较好的NO2传感器,并对敏感机理进行了分析。利用溶胶-凝胶法制备了NASICON材料,通过XRD、SEM对所制备材料进行表征,分析材料的晶体结构、晶粒尺寸及表面形貌。并以其为导电层材料,不同的单一氧化物或复合氧化物为敏感电极,如:ZnSnO3、Sm2O3、NiWO4、NiO-TiO2、Y2O3,制作了多种固体电解质电位型气体传感器。结果显示,上述传感器分别表现出良好的SO2、C7H8、NO、H2S、CO气敏性能。并且分别以Y2O3和ZnO-TiO2为敏感电极设计并制作了固体电解质双功能CO-C7H8气体传感器,可同时检测CO和C7H8两种气体。上述传感器的敏感机理都符合混成电位的理论。利用固相反应法制备了NASICON材料,并通过XRD对其进行了表征,分析材料的晶体结构。并以其为基体导电层材料,Au、Au+NaNO2+MCO3 (M为金属)、Au分别为敏感电极、对电极、参考电极,制作了电流型NO2气体传感器,初步研究了其对NO2气体的敏感特性。结果表明,这种传感器对低浓度NO2表现出较好的气敏性能,在200 oC工作温度下对NO2的最低检测浓度可达到10 ppb。
提要第4-8页
第一章 前言第8-30页
    1.1 传感器概述第8-11页
    1.2 气体传感器的重要性及分类第11-14页
    1.3 半导体气体传感器的研究现状及发展趋势第14-20页
    1.4 固体电解质型气体传感器的研究现状及发展趋势第20-28页
    1.5 本论文主要工作的结构体系第28-30页
第二章 氧化物半导体气体传感器的敏感机理第30-36页
    2.1 半导体气敏材料的敏感机理第30-34页
    2.2 掺杂剂改善器件特性的机理第34-36页
第三章 NiO基厚膜二氧化氮气体传感器第36-48页
    3.1 NiO材料的制备及表征第39-41页
    3.2 NiO基厚膜二氧化氮传感器的制作第41-42页
    3.3 NiO半导体NO_2 传感器的特性第42-46页
    3.4 NiO半导体NO_2 传感器的敏感机理第46-47页
    3.5 本章小结第47-48页
第四章 NASICON材料的制备及表征第48-54页
    4.1 快离子导体制备方法概述第48-49页
    4.2 NASICON材料的制备第49-51页
    4.3 NASICON材料的表征第51-53页
    4.4 本章小结第53-54页
第五章 固体电解质电位型气体传感器第54-100页
    5.1 固体电解质SO_2 传感器第54-65页
        5.1.1 ZnSnO_3 材料的制备及表征第57-58页
        5.1.2 固体电解质SO_2 传感器的制作第58-59页
        5.1.3 固体电解质SO_2 传感器的特性第59-63页
        5.1.4 固体电解质SO_2 传感器的敏感机理第63-65页
    5.2 固体电解质甲苯传感器第65-74页
        5.2.1 固体电解质甲苯传感器的制作第67-68页
        5.2.2 固体电解质甲苯传感器的敏感特性第68-72页
        5.2.3 固体电解质甲苯传感器的敏感机理第72-74页
    5.3 固体电解质NO传感器第74-85页
        5.3.1 基于NiWO_4 敏感电极的NO传感器第76-81页
            5.3.1.1 ABO_4 材料的制备及表征第76-77页
            5.3.1.2 基于NiWO_4 敏感电极的NO传感器的制作第77-78页
            5.3.1.3 基于NiWO_4 敏感电极的NO传感器的敏感特性第78-80页
            5.3.1.4 基于NiWO_4 敏感电极的NO传感器的敏感机理第80-81页
        5.3.2 基于Nb_2O_5 敏感电极的NO传感器第81-85页
            5.3.2.1 基于Nb_2O_5敏感电极的NO传感器的制作第81页
            5.3.2.2 基于Nb_2O_5 敏感电极的NO传感器的敏感特性第81-83页
            5.3.2.3 基于Nb_2O_5 敏感电极的NO传感器的敏感机理第83-85页
    5.4 固体电解质H2 S传感器第85-93页
        5.4.1 镍/钛氧化物材料的制备及表征第87-88页
        5.4.2 固体电解质硫化氢传感器的制作第88页
        5.4.3 固体电解质硫化氢传感器的敏感特性第88-91页
        5.4.4 固体电解质硫化氢传感器的敏感机理第91-93页
    5.5 固体电解质CO传感器第93-98页
        5.5.1 固体电解质CO传感器的制作第95页
        5.5.2 固体电解质CO传感器的敏感特性第95-97页
        5.5.3 固体电解质CO传感器的敏感机理第97-98页
    5.6 本章小结第98-100页
第六章 固体电解质电流型NO_2 气体传感器第100-104页
    6.1 固体电解质电流型NO_2 传感器的制作第100页
    6.2 固体电解质电流型NO_2 传感器的敏感特性第100-102页
        6.2.1 不同掺杂剂对器件敏感特性的影响第101-102页
        6.2.2 SrCO_3 掺杂比例对器件敏感特性的影响第102页
    6.3 固体电解质电流型NO_2 传感器的敏感机理第102-103页
    6.4 本章小结第103-104页
第七章 固体电解质双功能CO-C_7H_8气体传感器第104-110页
    7.1 敏感电极材料的制备及表征第104-105页
    7.2 双功能CO-C_7H_8 传感器的制作第105-106页
    7.3 双功能CO-C_7H_8 传感器的敏感特性第106-109页
        7.3.1 双功能传感器在不同工作温度下对CO-C_7H_8 的浓度特性第106-107页
        7.3.2 双功能CO-C_7H_8 传感器的选择特性第107-108页
        7.3.3 双功能CO-C_7H_8 传感器的响应恢复特性第108页
        7.3.4 双功能CO-C_7H_8 传感器的敏感机理第108-109页
    7.4 本章小结第109-110页
第八章 结论第110-113页
参考文献第113-131页
作者在攻读博士期间发表的论文第131-134页
致谢第134-135页
中文摘要第135-137页
Abstract第137-139页
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