一维纳米结构的TiO2及SrTi1-xFexO3(x=0,0.35)气敏传感器研究

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金属氧化物半导体材料在气敏传感器方面得到了广泛的应用。在本项目中利用静电纺丝的方法成功制备了TiO2和SrTi1-xFexO3(x=0,0.35)纳米纤维,并通过阳极氧化法制备了TiO2纳米管阵列,并进一步研究了一维纳米结构TiO2(纳米纤维及纳米管)和SrTi0.65Fe0.35O3(纳米纤维)在气敏传感器方面的应用。通过对比TiO2纳米纤维及Pd修饰的TiO2纳米纤维与TiO2纳米管阵列的CO气敏性能,探究了表面修饰及形貌改进对传感器性能的改善;进一步,将SrTi0.65Fe0.35O3纳米纤维制作为氧传感器,研究了35%Fe掺杂对氧气敏感性能的影响。第一章介绍了本课题的研究背景、关键技术、研究进展及本研究的内容,简单阐述了气敏机理,着重介绍了静电纺丝制备一维纳米结构的方法,总结了一维纳米结构的金属氧化物半导体材料在气敏传感器方面的研究情况。第二章中,以TiO2为例,首先通过SEM表征的形貌对比,探究静电纺丝参数的选择对纳米纤维形貌的影响;其次,通过TiO2纳米纤维与Pd修饰的TiO2纳米纤维(平均直径180nm)的CO气敏性能对比,证明了贵金属修饰对气敏性能有很大的改善;最后将阳极氧化法制得的TiO2纳米管阵列(管径150nm,壁厚约10nm)的CO气敏性能与前两者比较,表明形貌的改进也对气敏有利。第三章和第四章主要概括了SrTi1-xFexO3(x=0,0.35)纳米纤维的制备、SrTiO3厚膜和SrTi0.65Fe0.35O3纳米纤维的电学性能及氧敏性能。基于SrTi0.65Fe0.35O3纳米纤维的氧传感器在750°C时对1%O2的灵敏度可达2.5,响应恢复时间分别为5s和40s;在测量温度范围内,基于SrTi0.65Fe0.35O3纳米纤维的氧传感器对0.1%O2的响应时间都小于2s,恢复时间约为20s。第五章对全文进行了总结和展望。
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