氧化铟基气体传感器的设计与制备研究
氧化铟是一种重要的n型半导体材料，禁带宽度较宽(2.30～3.75eV)、具有良好的导电和导热性能，被广泛应用在气体传感器和光电催化等研究领域。科研工作者为了改善单一氧化铟的气敏性能，采用的改性方法包含结构改性、组分改性以及其他创新的新策略。本论文分别采用紫外光液相还原法制备原子分散的Au负载In2O3材料和溶剂热法制备了Ni掺杂的In2O3材料，结合相关的表征手段对材料的微观结构、形貌和气敏传感机制进行了深入的研究。具体研究内容如下: 1、采用沉淀法获得具有较高比表面积的In2O3载体材料，通过紫外光液相还原法制备了原子分散的Au负载In2O3纳米材料。发现0.25％Au/In2O3样品在较低的工作温度下(100℃)，对HCHO气体具有最高的响应。利用XPS、TEM等技术对材料的组成和结构进行表征，通过原位CO-DRIFTS分析以进一步研究Au的分散状态。结果表明，Au在材料表面分散性较高，易形成均一的活性位点，有效的改善了传感器的气敏选择性。Au的负载促进了材料表面化学吸附氧的形成，从而提高材料的气敏性能。 2、采用溶剂热的方法制备了不同含量(1％、3％、5％)Ni掺杂的空心花状In2O3纳米材料，研究了其对乙醇气体的气敏性能。结果显示，In2O3/3％Ni材料对乙醇具有最好的气敏性能、较低的检测极限和良好的选择性。在300℃时对100ppm乙醇响应为191.39，是纯空心花状氧化铟的3倍。结合实验结果发现，Ni2+的掺杂占据了In2O3晶格中In3+的位置，有效的改善了材料氧空位和表面化学吸附氧含量，致使材料的响应值得以提高。
气体传感器;氧化铟;紫外光液相还原法;溶剂热法;微观结构;气敏性能
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
顾福博
2020
中文
TP212.15;TP205
2020-11-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）