【摘 要】
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半导体金属氧化物材料由于低能耗,低成本和易加工等诸多优点,已致力于检测有害气体。然而半导体金属氧化物气敏传感器普遍存在工作温度较高,选择性差,灵敏度低等缺点,导致气敏传感器的发展始终存在局限性。本论文对半导体金属氧化物复合材料进行合成设计、制备以及探索其气敏传感特性。通过不同的合成方法制备半导体金属氧化物复合材料,系统地研究了该材料的微结构、成分等与气敏传感特性的关联因素。本论文的研究内容如下:（
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半导体金属氧化物材料由于低能耗,低成本和易加工等诸多优点,已致力于检测有害气体。然而半导体金属氧化物气敏传感器普遍存在工作温度较高,选择性差,灵敏度低等缺点,导致气敏传感器的发展始终存在局限性。本论文对半导体金属氧化物复合材料进行合成设计、制备以及探索其气敏传感特性。通过不同的合成方法制备半导体金属氧化物复合材料,系统地研究了该材料的微结构、成分等与气敏传感特性的关联因素。本论文的研究内容如下:（1）采用一步溶剂热自组装法制备了平均粒径为2.5μm的荔枝状Zn O/ZnFe2O4核壳空心微球。核壳空心微球具有介孔结构,孔径约8.8nm,拥有54.0m~2/g的比表面积,采用一系列测试手段系统地研究了Zn2+浓度对所合成样品的形貌、组成和气敏性能的影响。气敏结果表明,相较于纯相Zn O和纯相ZnFe2O4以及Zn O/ZnFe2O4复合材料,基于核壳Zn O/ZnFe2O4空心微球的气敏传感器具有优异的丙酮气敏性能。这些优异的性能可能主要归因于独特的核壳结构、大的比表面积、高的氧空位浓度及Zn O与ZnFe2O4的协同作用。（2）使用热解合成法合成疏松多孔的g-C3N4/ZnFe2O4复合材料,采用XRD、SEM、FT-IR和EDX对产物的结构、形貌、成分、孔径等进行表征。研究了不同浓度的g-C3N4对产物的气敏性能的影响。随后的气敏测试分析表明,与ZnFe2O4、g-C3N4/ZnFe2O4-10和g-C3N4/ZnFe2O4-20基传感器相比,基于g-C3N4/ZnFe2O4-15的传感器有更高的灵敏度,更优的检测下限,且对二甲苯和三乙胺表现出杰出的气敏性能。（3）采用水热法制备了Fe3O4/Ni O复合材料。通过XRD、SEM和EDS研究了不同反应时间对产物的结构和形貌的影响。随后进行了气敏测试分析,结果表明:与纯相Ni O传感器相比,基于Fe3O4/Ni O复合材料传感器对丙酮的气敏性能得到了显著增强。同时,不同反应时间对产物气敏性能的影响被研究,在最佳工作温度300°C,丙酮浓度100 ppm下,反应9 h得到的复合产物基传感器对丙酮表现出最佳的气敏性能。
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