【摘 要】
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从古至今,湿度一直是人们所关心的环境参数,主要是因为湿度对于动植物的生长生活、农牧业的发展、货物食品的储运、火箭的发射以及人类的生存健康等领域产生重要影响。湿敏探测器作为人们感知环境中的湿度信息的重要工具,便于人们对特定环境进行实时监测和精确的控制。为此,国内外学者为了获得高性能湿度探测器研发了许多新型的湿度敏感材料,然而随着智能家居技术逐渐步入我们的生活,湿敏探测器的需求与日俱增,渐渐满足不了人
【基金项目】
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云南省万人计划青年精英计划(YNWRQNBJ-2018-295,YNWR-QNBJ-2018-325); 云南省应用基础研究重点项目(202001AS070008); 云南省优秀青年工程应用基础研究计划(2019FI001); 云南省基金(2019HC016);
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从古至今,湿度一直是人们所关心的环境参数,主要是因为湿度对于动植物的生长生活、农牧业的发展、货物食品的储运、火箭的发射以及人类的生存健康等领域产生重要影响。湿敏探测器作为人们感知环境中的湿度信息的重要工具,便于人们对特定环境进行实时监测和精确的控制。为此,国内外学者为了获得高性能湿度探测器研发了许多新型的湿度敏感材料,然而随着智能家居技术逐渐步入我们的生活,湿敏探测器的需求与日俱增,渐渐满足不了人们对于湿敏探测器稳定性以及探测灵敏度的需求。更重要的是,目前市面上流行的湿敏探测器都存在着长时间工作下湿敏器件的性能退化问题,尤其在高湿度环境下这种情况会更加突出,严重的影响了湿敏探测器件大规模商业化应用。湿敏探测器件的稳定性直接决定了能否安全可靠的运行以及能否准确检测周围的环境湿度,这对于天气预报、实物储存、健康监视以及人们的生产生活等领域非常重要。因此,湿度探测器的稳定性的改善和提高具有重要的意义。近年来,为了提高湿敏探测器的稳定性,科研工作者做出了很多尝试,本论文从新型无铅钙钛矿湿敏探测材料的性能出发,发展结构稳定的无铅钙钛矿湿度探测器,初步探索无铅钙钛矿湿度探测器在呼吸监测领域的应用。本文的主要研究内容包括:1.合成高稳定、低成本、无毒的无铅钙钛矿Cs3Bi2Br9和Cs2TeCl6材料,通过改进它们合成方法,对湿敏探测材料的合成条件进行调控,钝化表面缺陷,获得形貌均一、高稳定的无铅钙钛矿材料。2.利用了Cs3Bi2Br9这种材料在超高湿度环境下(相对湿度大于90%)水分子的作用下,在材料表面生长出高水稳定性的BiOBr材料,合成一种异质结结构的Cs3Bi2Br9/BiOBr材料用于湿度探测器,使Cs3Bi2Br9/BiOBr异质结材料具有良好的水稳定性,能够满足长时间高稳定工作。3.制备高稳定的Cs2TeCl6钙钛矿材料,首次将其应用于湿敏探测器。使得这种湿敏材料可以在超高湿度下性能退化后,通过HCl气体对其进行简单处理,可以在极短的时间实现湿敏探测性能的修复。且修复的湿敏器件具有和原来一样的湿敏探测性能,进而解决了湿敏探测器件长时间工作并实现循环利用的稳定性问题。最后,我们将得到的这种可恢复快速响应的湿度探测器,在呼吸监测领域的应用方面进行了初步探索。
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