【摘 要】
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随着工业的发展、工业燃料的大量燃烧和汽车尾气的大量排放使得大气污染愈加严重。为了达到对空气质量的检测和控制的目的,气敏传感器的研究和发展受到广泛的关注。半导体金属氧化物传感器由于其高灵敏度、较快的反应速率等优点成为具有潜力的气敏传感器材料。Co3O4表面独特的催化特性,使之成为具有潜力的气敏材料。本论文以Co3O4为主要研究对象,用不同方法制备出单一Co3O4纳米材料和Co3O4复合材料。对材料进
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随着工业的发展、工业燃料的大量燃烧和汽车尾气的大量排放使得大气污染愈加严重。为了达到对空气质量的检测和控制的目的,气敏传感器的研究和发展受到广泛的关注。半导体金属氧化物传感器由于其高灵敏度、较快的反应速率等优点成为具有潜力的气敏传感器材料。Co3O4表面独特的催化特性,使之成为具有潜力的气敏材料。本论文以Co3O4为主要研究对象,用不同方法制备出单一Co3O4纳米材料和Co3O4复合材料。对材料进行表征,分析其形貌结构。建立气敏机理模型,分析气敏机制。文本做了以下三个方面的工作:（1）采用水热法在190?C成功合成Co3O4/PEI-GO复合材料。通过XRD、FT-IR表征分析复合材料的组成。通过TEM发现Co3O4呈1D针状结构,均匀分散在PEI功能化的GO薄膜上。在室温下研究复合材料的气敏性能。气敏测试的结果表明,Co3O4/PEI-GO复合材料在室温下显示出对NOx优异气敏性能,并建立相应的复合材料气敏机理模型,讨论NOx气体传感机理。（2）采用两步法（水热法和后续焙烧法）成功合成了一系列Co3O4/Al OOH复合材料。通过XRD表征发现材料由Co3O4和Al OOH所组成,无其它杂质相。通过TEM发现p型Co3O4纳米粒子高度分散在Al OOH的表面,并且复合材料具有丰富的孔道结构。在室温下,Co3O4/Al OOH复合材料对NOx气体显示出优异的气敏性能。Co3O4/Al OOH良好的气敏性能,除了归因于材料高比表面积和丰富的孔道结构之外,p-n异质结的存在也对提高材料的气敏性能起到一定作用。（3）将CoCl2·6H2O与尿素研磨成均匀粉体,通过焙烧,得到由单晶Co3O4纳米粒子组成的链状纳米材料。EIS测试表明单晶Co3O4纳米粒子组成的链状纳米材料的电学性能明显优于沉淀法制备的多晶Co3O4纳米颗粒。Co3O4单晶纳米粒子组成的链状结构纳米材料在室温下对NOx显示出较好的气敏性能。建立链状Co3O4纳米材料气敏传感机理模型,详细分析目标气体在半导体材料表面的传感机理。
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