【摘 要】
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近年来,过渡金属硫族化合物（TMDs）由于其特殊的电学、光学、力学、磁学和化学特性,加速了包括气体传感器在内各领域的研究与发展。在TMDs中,硒化钼（MoSe2）是一种新兴的半导体材料,在储能、场效应晶体管和润滑剂等方面研究已较为成熟,但在气体传感器特别是室温气体传感领域的应用还比较少。同时,室温气体传感器如何克服响应值低、恢复慢和选择性差等问题仍是具有挑战性的研究课题。本论文为了改善室温气体传感
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近年来,过渡金属硫族化合物（TMDs）由于其特殊的电学、光学、力学、磁学和化学特性,加速了包括气体传感器在内各领域的研究与发展。在TMDs中,硒化钼（MoSe2）是一种新兴的半导体材料,在储能、场效应晶体管和润滑剂等方面研究已较为成熟,但在气体传感器特别是室温气体传感领域的应用还比较少。同时,室温气体传感器如何克服响应值低、恢复慢和选择性差等问题仍是具有挑战性的研究课题。本论文为了改善室温气体传感器存在的一系列缺陷,围绕MoSe2材料的结构与制备方法开展工作。在其他TMDs材料的气敏研究基础上,探究了MoSe2作为高性能室温气体传感材料的潜力。本论文主要工作内容如下:1、使用水热法合成了花状结构的MoSe2纳米材料,结果证实了MoSe2材料具有一定的气体传感性能,但是在室温下的响应值较低,难以达到实际应用的标准。利用二维（2D）材料在室温气体传感器的一系列优势,我们采用了简单且快速的液相剥离法来制备我们所需的2D MoSe2纳米片。2、探究了液相剥离法常用的几种不同分散剂的剥离效果,通过实验优选发现:与其他分散剂相比,使用乙醇剥离得到的2D纳米片相对尺寸更小且厚度更薄,其制备得到的器件对NO2气体的响应最好。3、对乙醇剥离得到的MoSe2纳米片进行更详细的表征与气体传感测试并讨论了气敏性能提高的机理。实验结果显示:气体传感器在室温下对NO2具有优异的气敏性能,薄层MoSe2对10 ppm NO2的响应值比块状样品增加了17倍。此外,器件还表现出较低的检测极限（50ppb）、良好的重复性和较好的长期稳定性（超过60天）等优异的性能。本论文的创新点在于,研究出了一种简便、高效、环保的基于MoSe2传感材料的高性能室温气体传感器的制备方法,制备的MoSe2纳米片对NO2的响应值远高于已报道的基于纯2D材料的室温气体传感器的值。该气体传感器的优异性能使2D MoSe2纳米片成为室温气体传感应用的潜在候选者,同时也能为基于其他2D材料的高性能气体传感器提供可参考的设计指导。
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