MoSe2纳米球结构的制备及其对NO2的气敏性能

通过水热法制备了纳米球状MoSe₂结构。使用扫描电子显微镜(SEM)对该材料的结构和形貌进行了表征。MoSe₂纳米球状结构形貌均匀,其直径为200～300 nm。同时,利用叉指电极制作了基于MoSe₂的气体传感器,并测试了其气敏性能。测试结果显示：在室温条件下,MoSe₂传感器具有优异的气敏性能,能检测到极低体积分数的NO₂,对体积分数6×10^-8的NO₂的响应为1.006 4,在空气中也能完全恢复。此外,该传感器还具有良好的响应/恢复特性、重复性、长期稳定性与选择性。最后结合电子转移理论,分析了MoSe₂气体传感器对NO₂气体的气敏机理。     

CuPc/ZnO杂化材料的气敏性能研究

为了改善有机半导体材料CuPc的气敏性能,采用溶液法制备了含有不同量ZnO的CuPc/ZnO杂化材料。利用SEM、XRD等测试手段对所制CuPc/ZnO杂化材料进行了表征,并研究了其气敏性能。结果表明:当质量分数w(ZnO)为10%时,CuPc/ZnO杂化材料对Cl2的灵敏度最佳;与未杂化的CuPc相比,其在175℃的最佳工作温度下对体积分数为10×10–6的Cl2的灵敏度提高了1.79倍;另外,该材料对更低浓度的Cl2也具有良好的响应,在175℃温度下,其对体积分数为1×10–6的Cl2的灵敏度为5.3;CuPc/ZnO杂化材料对Cl2具有良好的选择性和响应特性,但恢复时间较长。     

多孔硅基VO2纳米颗粒复合体的制备及增强NO2室温气敏特性研究

为了提高室温下多孔硅对NO₂气体的灵敏度,提出采用化学气相输运沉积法在多孔硅表面生长VO₂纳米颗粒,形成多孔硅基VO₂纳米颗粒复合结构,通过调节VO₂的沉积压强来改变VO₂纳米颗粒的尺寸,研究其对多孔硅基VO₂纳米颗粒复合结构室温气敏性能的影响。利用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪和透射电子显微镜对复合结构的微观形貌、物相和晶体结构进行表征分析。实验结果表明,在沉积压强为330 Pa下获得的复合结构,对摩尔分数为5×10^-6的NO₂的室温灵敏度达到最大(13.15),是多孔硅灵敏度的5.95倍,并具有良好的选择性。对NO₂展现出优异的气敏性能是由于粒径较小的VO₂纳米颗粒表面活性增强,与多孔硅之间形成较宽的耗尽层,从而提高了气敏性能。该研究将有助于提升多孔硅在NO₂气敏传感器中的应用。     

NiO掺杂MoO3复合结构的制备及氨气传感性能

通过水热法制备了Ni元素与Mo元素不同摩尔数比的NiO掺杂MoO₃复合结构,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及X射线能谱仪(EDS)等对NiO掺杂MoO₃复合结构的形貌以及组成成分进行表征分析。同时,利用合成的传感材料成功制备了四种NiO掺杂MoO₃基气体传感器。气敏测试结果表明：NiO的掺杂可以明显改善MoO₃对NH₃的气敏性能,尤其是Ni₄Mo传感器对体积分数1×10^-4的NH₃的响应度为10.04,约为Ni₀Mo传感器响应度(1.51)的6.65倍。同时,NiO的掺杂还降低了传感器的最低检测限(体积分数5×10^-8)。此外,所制备的传感器还具有优异的选择性和良好的重复性。最后,结合电子转移理论分析了NiO掺杂MoO₃复合结构的气敏机理。     

基于ZnO的超快恢复三乙胺气敏传感器

不同形貌ZnO纳米材料的合成对高性能气敏传感器的开发具有重要意义。采用微波辅助法合成了ZnO纳米微球和纳米棒,通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)分别对材料的结构、形貌和光学性能进行表征,研究了两种形貌ZnO纳米材料的气敏性能。结果表明：ZnO纳米微球与ZnO纳米棒相比表现出良好的气敏性能,在370℃下对体积分数为100×10^-6的三乙胺灵敏度高达110.4,响应和恢复时间分别为18 s和2 s,检测限低至0.1×10^-6,在长期的循环测试中ZnO纳米微球传感器可以保持较高的响应值、良好的稳定性和重复性。     

Au纳米颗粒修饰的ZnSnO3纳米立方体结构的制备及其气体传感器性能

采用沉淀法和化学还原法合成了金纳米颗粒(NP)修饰的ZnSnO₃纳米立方体结构(AuNP@ZnSnO₃),通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等表征手段对所合成的复合纳米结构进行了分析,并研究了基于该复合纳米材料的气体传感器对一氧化碳(CO)和甲烷(CH₄)气体的气敏特性。同时,以树莓派Zero 2W为主控模块,设计了集成实时显示、网页显示和数据记录等功能的传感器测试系统,用于测试所制备的气体传感器性能。测试结果表明,相比于ZnSnO₃气体传感器,所制备的AuNP@ZnSnO₃气体传感器表现出更优异的气敏性能。在最佳工作温度(240℃)下,其对体积分数均为1×10^-4的CO和CH₄气体响应度分别可达4.08和2.57,分别约为ZnSnO₃气体传感器响应度的1.59倍和1.71倍,并且具有较低的工作温度、良好的重复性以及长期稳定性。     

基于电流体动力学喷印法的胶体量子点MEMS气体传感器性能

针对传统的成膜工艺无法实现在百微米级并且结构悬空的微电子机械系统(MEMS)基板上实现气敏薄膜制备的问题,利用电流体动力学(EHD)喷印技术结合氧化钨(WO₃)胶体量子点进行气敏薄膜的无掩模沉积。考虑MEMS基板对沉积精度和工艺条件要求较高,因此首先基于EHD理论建立EHD喷印的数值模型,模拟锥射流形成过程以及电压、油墨属性等因素对锥射流稳定性的影响,并采用实验进行对比分析,验证仿真的有效性并制备出符合喷印的墨水,后采用EHD喷印制备MEMS气体传感器。实验结果表明,利用EHD喷印方法制备的WO₃气体传感器的薄膜致密均匀,在150℃下功耗仅20 mW,对体积分数5×10^-6 NO₂的响应值约为10,能实现体积分数5×10^-7～1×10^-5的NO₂检测,检测下限低至1.6×10^-7,具有优异的气敏性能。     

二维材料Ti3C2TxMXene对氨气的气敏性能

气体传感器在疾病诊断和环境监测等应用中受到了广泛关注,二维材料为制备室温下工作的气体传感器提供了一个很有前景的平台。利用HF溶液腐蚀Ti₃AlC₂粉末获得的原始Ti₃C₂T_x粉末和Ti₃C₂T_x纳米片,利用扫描电子显微镜(SEM)图、X射线光电子能谱(XPS)和气敏特性分析,研究了Ti₃C₂T_x材料结构对氨气(NH₃)气敏特性的影响。SEM结果表明,与原始Ti₃C₂T_x粉末相比,Ti₃C₂T_x纳米片具有较薄的厚度,尺寸也较为均匀一致,且成膜性良好。气敏性能结果表明,Ti₃C₂T_x纳米片传感器具有更高的灵敏度,对体积分数2×10     

基于分等级中空微球结构Co3O4/WO3复合材料的制备及对H2S的气敏性能

通过简单的水热法合成了由纳米颗粒自组装而成的分等级中空微球结构WO₃和Co₃O₄/WO₃材料,整个实验过程中不添加任何的表面活性剂和模板剂,符合绿色化学发展理念。对样品的形貌、结构、化学成分和气敏性能进行了表征。结果表明,Co₃O₄/WO₃复合材料成功构筑p-n异质结并呈中空微球结构。在气敏性能测试中,Co₃O₄/WO₃复合材料传感器在最佳工作温度50℃下对体积分数为1×10^-5的H₂S气体的响应值为42.1,约为WO₃传感器的3.37倍,响应时间仅为8 s。本实验还进行了1×10^-8～5×10^-5不同体积分数的H₂S气体连续循环检测,检测下限低至1×10^-8。同时,所制备的传感器具有良好的稳定性、选择性和重现性。此外...     

基于NASICON和Co_3O_4敏感电极的丙酮传感器的研究

以溶胶-凝胶法制备的NASICON为基体导电层材料,以水热法制备的纳米片状Co3O4为敏感电极材料,制备了一种检测低浓度丙酮的管式结构固体电解质型气体传感器,利用静态配气法对传感器的气敏性能进行了测试,结果表明:当工作温度为300~375℃时,传感器对体积分数为0.5×10–6~100×10–6的丙酮表现出了较好的气敏性能,其检测下限能达到0.5×10–6(体积分数),传感器电动势变化值(?V)与丙酮浓度的对数呈线性关系,在温度为350℃时,传感器对丙酮的灵敏度达到最大值–24.5 mV/decade,另外,该传感器还具有较快的响应恢复速度和较好的选择性。     

ZnO纳米片/聚苯胺制备与紫外激发室温气敏性能

采用两步法制备氧化锌纳米片/聚苯胺(ZnO/PANI)复合材料,首先制备ZnO纳米片,然后以此为载体,通过苯胺单体的原位聚合得到最终产物。通过XRD、FTIR、FESEM、氮气吸附-脱附和紫外-可见漫反射对合成材料进行表征,研究了其紫外激发室温气敏性能,分析了可能的紫外激发气敏机理。结果表明,在紫外光激发下,ZnO/PANI复合材料实现了室温检测,乙醇浓度100×10~(-6)(体积分数)时,灵敏度较高达到17.6,响应和恢复时间均在30 s以内。     

碳纳米管在气敏传感器应用中的研究进展北大核心

以具有大的表面积及特殊的中空结构的碳纳米管（CNT）作为气敏传感器敏感层材料为基础,介绍了CNT在开发不同类型气敏传感器技术方面的最新进展。综述了CNT及以贵金属、金属氧化物、聚合物改性的CNT作为气敏传感器材料的研究现状,并以气敏传感器的灵敏度和响应速度为标准,对比了CNT与三种CNT复合材料作为气敏传感器敏感层的优缺点。总结了每种传感器的设计方法、制作工艺和传感机理,提出了CNT气敏传感器当前面临的技术挑战,并对以后CNT作为气敏传感器材料的发展进行展望。     

金属氧化物半导体酒敏材料研究现状

概述了SnO_2、ZnO、Fe_2O_3和复合金属氧化物酒敏材料的研究现状,阐述了掺杂、材料粒径纳米化对酒敏性能的影响。介绍了In_2O_3酒敏材料的新进展:采用微乳液的方法制备出粗径8 nm的In_2O_3纳米材料,掺入少量的Pt、La_2O_3制得功耗低(<150 mW)、灵敏度高、选择性和稳定性好的乙醇气体传感器,响应时间7 s,恢复时间30 s;并对酒敏机理进行了浅析。     

基于氧化锌涂层无芯光纤的氨气传感器研究

为实现大气污染物中氨气(NH₃)的快速、准确测量，本文提出了一种基于氧化锌(ZnO)涂层单模-无芯-单模(SNS)光纤结构的高灵敏度NH₃传感器。该传感器利用的是ZnO膜层吸附NH₃后自身折射率改变，进而导致无芯光纤干涉谱谐振波长发生变化的特性。通过建立NH₃体积分数与谐振波长偏移量的关系，最终实现了NH₃体积分数的测量。本文基于模式传输理论对ZnO涂层SNS传感器的光谱特性进行了仿真，仿真结果显示：当ZnO膜层的折射率从1.929变化至1.889时，60 nm和130 nm ZnO膜厚下SNS传感器的灵敏度分别为11.8 nm/RIU和28.6 nm/RIU。制备了ZnO膜厚分别为60 nm和130 nm的SNS传感器，其在NH₃体积分数为0～42.0×10^-6环境下的灵敏度相差不大，这主要是由ZnO对NH₃的吸附饱和引起的。进一步分析获得60 nm ZnO膜厚下SNS传感器的平均灵敏度为16.87×10     

尖晶石型铁氧体/TiO2复合材料的水热法制备及性能研究进展

综述了尖晶石型铁氧体/TiO₂复合材料的水热法制备与性能研究进展,包括零维、一维结构的尖晶石型铁氧体/TiO₂复合材料和特殊形貌的尖晶石型铁氧体/TiO₂/石墨烯复合材料的水热法制备研究现状,以及复合材料电化学性能、光催化性能、吸波性能的研究进展。总结了二元或三元复合材料由于充分发挥了各组分材料间的协同作用以及复合材料具有的独特结构,使复合材料具有优异的电化学性能、光催化性能和吸波性能。指明未来应以水热法制备尖晶石型铁氧体/TiO₂/石墨烯三元复合材料为目标,向着引入中空过渡层以及制备具有特殊结构的三元复合材料方向发展。     

Zn/Co金属有机框架的制备及其对正丁醇的气敏特性

采用水热法合成了Co3O4、ZnO和Zn/Co金属有机框架(Zn/Co-MOF)纳米结构。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其形貌和晶体结构进行了表征,分析结果表明制备的Zn/Co-MOF为边长约300 nm的立方体结构。制备了基于Co3O4、ZnO和Zn/Co-MOF纳米结构的气体传感器,并对正丁醇进行了气敏性能研究。实验结果表明:三种气体传感器对正丁醇均有明显的响应,其中Zn/Co-MOF气体传感器的气敏性能最优。Zn/Co-MOF气体传感器最佳工作温度为200℃,其对体积分数为1×10^-4正丁醇气体的灵敏度为59.18,响应/恢复时间分别约为39 s和40 s。同时,Zn/Co-MOF传感器还具有良好的选择性、重复性和长期稳定性。     

山东大学半导体纳米复合发光材料器件研制成功

由山东大学蒋民华院士等承担的山东省科技攻关项目———纳米材料和器件的制备、表征及其应用,日前通过了山东省科技厅组织的技术鉴定。该课题首次利用多孔纳米固体研制出ZnO气敏传感器,成功解决了固扰传感器生产厂家多年的ZnO气敏传感器本征电阻过高和工作稳定性较差的问题。该项目研制的ⅢV族半导体纳米复合发光材料和氧化锌多孔纳米固体气敏传感器为国内外首创。山东大学半导体纳米复合发光材料器件研制成功@刘广荣     

基于低温ALD氧化锌/钙钛矿复合膜的光电探测器

以原子层低温沉积技术(ALD)制备的氧化锌(ZnO)作为薄膜晶体管载流子传输层,将其与光电敏感性极高的CsPbBrI₂全无机钙钛矿薄膜复合进一步研制出光电晶体管用于光电探测。氧化锌薄膜晶体管可在150℃低温条件下制备且无需高温退火,同时,CsPbBrI₂钙钛矿薄膜也可以在低温工艺下制备。结果显示,CsPbBrI₂/ZnO光电探测器表现出较好的性能,可对365 nm至600 nm波长的光辐射有光响应。在500 nm波长的光照射下,最大响应度和探测率分别可达2×10³A/W和3×10¹⁴Jones。CsPbBrI₂/ZnO光电晶体管的瞬态响应显示出250 ms的上升时间和200 ms的下降时间,并且在长时间测量后瞬态行为保持不变。     

Ni掺杂In2O3中空纳米纤维制备及其对丙酮气敏传感性能

采用一步静电纺丝法制备了一维In₂O₃纳米纤维,通过不同的热处理过程得到均匀的In₂O₃中空纳米纤维。进一步对In₂O₃中空纳米纤维进行了不同Ni和In摩尔数比值的Ni掺杂。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)对纤维的晶体结构、微观形貌、元素组成和价态等进行了表征。结果表明Ni元素成功地掺杂在中空纤维中。最后,研究了Ni掺杂In₂O₃纳米纤维传感器对丙酮的气敏传感性能。结果表明：在220℃最佳工作温度下,3℃/min升温速率下生成的In₂O₃中空纳米纤维传感器对体积分数1×10^-4丙酮的响应为6.87,响应是2℃/min升温速率下生成的实心纤维传感器的1.44倍。在最佳Ni和In摩尔数比值(1.5%)的Ni掺杂后中空纳米纤维传感器响应提升至13.47,是纯In...     

Al2O3-SiO2/纤维素复合气凝胶的制备及其阻燃性能

针对纤维素气凝胶隔热性能差、易燃烧等问题,基于液氮定向冷冻及真空冷冻干燥技术,以低成本、环境友好的微晶纤维素为原材料,Al₂O₃-SiO₂溶胶为阻燃剂,去离子水为溶剂,加入硼酸作为催化剂控制共水解进程,制备出隔热阻燃性能良好的Al₂O₃-SiO₂/纤维素复合气凝胶。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、锥形量热仪等研究了Al₂O₃-SiO₂溶胶含量对材料结构与性能的影响,并分析了复合气凝胶的阻燃机制。结果表明,随着Al₂O₃-SiO₂溶胶含量的增加,Al₂O₃-SiO₂/纤维素复合气凝胶从蜂窝状结构向多孔三维网络结构转变,孔径减小。Al₂O₃-SiO₂溶胶与微晶纤维素溶液体积比为2...