【摘 要】
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随着社会的不断发展,工业作为国民经济中支柱产业得以迅速扩张。而气体作为工业生产中不可避免的原料和产物,不正确的接触往往会给人体造成极大的危害。因此,需要对我们的设备配备气体传感器,对气体的流量和浓度进行检测,从而避免危险的发生。在各类的气体传感器中,基于半导体式的传感器由于其低功耗、易于集成、性价比高的特点,慢慢地替代了传统的检测设备。但是由于其工作温度高、选择性差、响应恢复时间长等问题限制了其进
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随着社会的不断发展,工业作为国民经济中支柱产业得以迅速扩张。而气体作为工业生产中不可避免的原料和产物,不正确的接触往往会给人体造成极大的危害。因此,需要对我们的设备配备气体传感器,对气体的流量和浓度进行检测,从而避免危险的发生。在各类的气体传感器中,基于半导体式的传感器由于其低功耗、易于集成、性价比高的特点,慢慢地替代了传统的检测设备。但是由于其工作温度高、选择性差、响应恢复时间长等问题限制了其进一步的应用。因此,需要对其中核心的半导体材料进行改性来解决上述问题。本论文瞄准Fe基金属有机骨架（MIL-53（Fe））的结构特性以及可以作为自牺牲模板的优势,合成了具有八面体结构Fe2O3以检测多种挥发性的有机化合物。之后,通过表面修饰和杂质掺杂的方法,改善了α-Fe2O3的气敏特性。并对材料进行了元素组成、化学分析、微观结构的分析,总结了气敏机理,具体内容如下:（1）以MIL-53（Fe）为自牺牲模板,通过热退火合成了三维α-Fe2O3。之后,通过简单的水热法实现了Co WO4纳米颗粒在Fe2O3上的可控改性。所制备的α-Fe2O3具有独特的三维纳米结构,使得Co WO4纳米颗粒在表面有很好的分散性,形成了明显的部分Co WO4修饰的α-Fe2O3（PC-Fe2O3）的结构。XPS表征表明,这种PC-Fe2O3异质结构暴露了高密度的活性中心,导致材料表面吸附的氧气量增加。与原始的α-Fe2O3八面体相比,基于所制备的Co WO4/α-Fe2O3复合材料的传感器表现出更高的响应（21.04）,更快的响应/恢复（7s/9s）,以及对乙酸乙酯更好的选择性。我们认为,增强的传感性能可以归功于异质结的电阻调制效应、MOFs衍生材料的特性以及独特的PC-Fe2O3结构的形成。（2）使用双金属Fe/Ga金属有机框架（MIL-53（Fe/Ga））作为自牺牲模板,合成了具有纯β相的Fe/Ga氧化物。通过在MIL-53结构中掺入Ga（III）,有效抑制了β-Fe2O3向α-Fe2O3相的热转化,形成了高活性的β-Fe2O3。与α-Fe2O3相比,Ga掺杂的β-Fe2O3纳米八面体对挥发性有机化合物显示出更好的气体传感性能,包括更好的响应（18.55）、更快的响应/恢复（4s/1s）以及良好的稳定性。传感器性能增强的是由于双金属MOF的结构特性和金属掺杂（Ga）之间的协同效应限制了颗粒的生长,不仅使得生成β-Fe2O3具有良好的稳定性,而且构建了丰富的氧空位和活性位点。
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