【摘 要】
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湿度传感器在医疗健康应用、产品性能测试、加工过程控制等领域应用广泛。随着科学技术的进步和对传感器需求的不断增加,人们致力于实现具有高灵敏度、快速响应恢复、长期稳定性以及简单易操作的湿度传感器。本文通过静电纺丝和煅烧的方法制备了Li Cl/Sn O2/Ni O（LSNO）和Sn O2/Cu O两种新型湿敏复合材料,我们研究了材料的结构与湿敏性能,探究了湿敏传感机理。结果表明,产物均具有良好的湿敏性能
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湿度传感器在医疗健康应用、产品性能测试、加工过程控制等领域应用广泛。随着科学技术的进步和对传感器需求的不断增加,人们致力于实现具有高灵敏度、快速响应恢复、长期稳定性以及简单易操作的湿度传感器。本文通过静电纺丝和煅烧的方法制备了Li Cl/Sn O2/Ni O（LSNO）和Sn O2/Cu O两种新型湿敏复合材料,我们研究了材料的结构与湿敏性能,探究了湿敏传感机理。结果表明,产物均具有良好的湿敏性能,具体如下:1.具有中空多孔纳米纤维结构的Li Cl/Sn O2/Ni O（LSNO）湿敏材料的制备:采用静电纺丝随后原位煅烧的方法制备了新型Li Cl/Sn O2/Ni O（LSNO）中空纳米纤维湿敏材料。通过调控前驱体中Sn/Ni的投料比和Li Cl的掺杂量,获得了一系列LSNO复合物（命名为LSNO-x（x=1、2、3、4、5））,我们对产物的结构组成、形态特征进行了表征,对其湿敏性能进行了测试。研究表明:通过复合不同金属氧化物,掺杂亲水性材料的方法,获得了具有灵敏度高且响应恢复快速的LSNO湿敏复合材料,解决了单一Sn O2材料恢复慢、基线漂移的问题。其中,LSNO-3复合材料能够1 s响应、2 s恢复,具有较高灵敏度（阻抗有3.4个数量级变化）、可靠的重复性以及稳定性。LSNO复合材料湿敏性能优异的原因有以下几点:一:Sn O2/Ni O复合材料P-N异质结的形成,促使载流子增多,加快敏感材料与水分子之间的电荷转移,从而迅速响应和恢复。二:Li Cl的加入,增加了吸附在材料表面的水分子数量,提高了传感器的灵敏度;并且提供离子导电性,加速水分子吸附和解吸过程。三:产物具有中空多孔的纳米纤维结构,具有较大接触面积,并且多孔结构有助于水分子的扩散,从而缩短传感器的响应恢复时间。因此,三元LSNO复合材料在湿敏传感领域具有实际应用意义。2.富含氧空位的Sn O2/Cu O复合湿敏材料的制备:Sn O2/Cu O复合物具有灵敏度高的优点,但却存在恢复时间长的问题。我们采用静电纺丝和尿素共混煅烧法,通过调控纺丝溶液中的Sn/Cu盐的投料比及尿素共混的添加量获得了一系列富含氧空位的Sn O2/Cu O（Ov-Sn O2/Cu O）复合湿敏材料。尿素在煅烧过程中产生氨气提供还原环境,产生了氧空位。而氧空位能够促进捕获水分子,并且促进水分子转化为导电离子,有利于增强水分子的吸附和解吸,进而加快传感速度。结果表明,相比于Sn O2/Cu O湿敏材料,含有氧空位的Ov-Sn O2/Cu O传感器具有较高的灵敏度,并且恢复速度明显提升,由几十秒提升到几秒。其中,Ov-Sn O2/Cu O（4:0.5）-2具有最佳的湿敏性能:快速的响应/恢复时间（1 s/2 s）,可以忽略的湿滞回差（1.85%）以及在湿度量程内电阻有2.74个数量级的变化。因此,可以证明氧空位对于改善湿敏性能有着重要的意义。
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