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当前防止有毒易爆气体泄漏,已成为工业生产中面临的重大挑战;因此针对痕量有毒有害气体进行有效检测也愈发重要。电阻型半导体气体传感器作为一类气体检测工具,因其制备简单、成本低廉和方便携带的特点,非常符合实际环境的应用需求而成为研究重点。但当前报道的电阻型半导体气体传感器其气体敏感材料主要基于金属氧化物制得,由此导致传感器最低工作温度通常在200℃以上。对于氨气(NH_3)这类易燃易爆气体,高温检测必然会带来严重的安全隐患;此外,长时间维持高温工作状态也会导致气体传感器的功耗较高。故只有开发出能在室温下低功耗工作的新型电阻型半导体气体传感器,才可高效安全的检测易燃易爆气体,这也是气体传感器未来的主要发展方向。近年来,层状过渡金属硫化物因其能带带隙窄、高比表面积和易结构调控等优点,成为室温气敏材料领域的关注热点。但层状过渡金属硫化物与NH_3作用后,普遍存在着室温下难以回复的问题,这将严重制约该类材料在气敏领域的应用。因此研究层状金属硫化物与NH_3作用的内在机制,找出其室温难以回复的原因并提出改善方案,是极为重要的课题。故本文以二硫化钨(WS_2)这一典型的层状过渡金属硫化物为研究对象,首先探讨了在空气背景下厚层WS_2与NH_3作用时表面气体的吸附特性;采用全新的液相前驱体CVD法,制备出单层WS_2片,极大缩短了其NH_3作用后的室温回复时间;并结合理论计算与实验结果,证明了NH_3分子在WS_2层间的强吸附作用是其室温难回复的根本原因。最后通过引入缺陷和量子点修饰等微结构调控手段,得到了室温下对NH_3具有高响应、快速回复且强稳定性的新型室温气敏材料,从而建立材料层厚、微结构特征与材料室温NH_3气敏性能的构效关系,为后续二维材料应用于气敏领域的研究提供了理论支撑和方法借鉴。首先,本文研究分析了厚层WS_2材料的形貌结构及其表面气体吸附特性。SEM、TEM和XRD等表征手段表明,厚层WS_2是高纯度、高质量的六方层状单晶片,尺寸大小5μm左右,厚度在200nm以上。通过对比不同背景气氛下厚层WS_2与氨气的吸附响应情况,我们发现NH_3与O2分子能单独吸附在WS_2表面进行电子交互作用;进一步分析则证明NH_3与O2在WS_2表面具有相互促进吸附的协同作用。其次,本文基于CVD法,使用新型液相前驱体,生长得到了尺寸在100μm左右且厚度为0.932nm的单层WS_2片。通过检测其室温氨气响应回复情况,发现其室温回复性得到了极大的提升(与250ppm氨气作用后,回复时间为598.2±61.3s)。通过理论计算模拟了NH_3分子在WS_2不同结合位的吸附情况,发现厚层WS_2以层间吸附氨气为主,因而吸附强、难以回复;单层WS_2则只有表面吸附氨气,因此吸附弱、回复能力强。结合实验结果和理论计算,最终证明了减少WS_2层数,能大幅提高层状WS_2材料的室温氨气气敏回复速度。为解决CVD法制备二维WS_2材料产量少、器件制备繁琐的问题,本文又基于锂离子插层法,规模化制备了出不同层数的WS_2样品,从而极大地简化了器件制备流程。通过检测不同层厚样品的NH_3响应回复情况,确定了层数与回复时间存在线性关系。此外谱学表征证明,锂离子插层法制备的二维WS_2薄片富含空位缺陷,从而与氨气吸附解离作用更强,与CVD法制备的具有较完整晶格的二维WS_2样品相比,其响应增强且同浓度氨气作用后回复时间大幅缩短(与250ppmNH_3作用后回复时间缩短一半,仅为271.9±27.2s)。最后,为进一步提升材料室温NH_3气敏性能,通过超声复合法成功地在富缺陷的二维WS_2薄片表面,负载了尺寸为3-4nm的TiO_2量子点。通过调控配比工艺参数,得到了性能最优的TiO_2量子点,其负载量摩尔比为0.44;这种新型TiO_2QDs/WS_2纳米复合材料,室温下对氨气具有高灵敏度(250ppm响应强度为43.72±1.63%,是纯2DWS_2样品的17倍)、高选择性、快速回复性(250ppm平均回复时间仅为174.43±13.75s)和强稳定性。此外,本文还探讨了TiO_2QDs/WS_2纳米复合材料与NH_3分子的吸附作用机理,提出界面耗尽层面积是提升气敏响应和稳定性的关键因素。