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ZnO是世界上应用较早的气敏材料,本课题的主要研究内容是以纯ZnO纳米线以及Ni、Al、Ag、 Cr2O3掺杂ZnO纳米线构造气敏元件阵列,对气体进行种类的判别和浓度的判定。
本课题首先研究了纯ZnO纳米线以及Ni、Al、Ag、Cr2O3掺杂ZnO纳米线对一氧化碳、氢气、氨气、乙醇以及甲烷气体的气敏性能,利用测试结果,建立相关气体的标准样本库,采用最近邻域法对气体进行种类判别;其次研究了纯ZnO纳米线和Ni、Al、Ag、Cr2O3掺杂ZnO纳米线气敏性能与一氧化碳、氢气浓度的关系规律,以研究出的关系规律为基础,对一氧化碳和氢气进行初步的浓度判定。
本课题研究获得的主要结果如下:
1.利用纯ZnO纳米线以及Ni、Al、Ag、Cr2O3掺杂ZnO纳米线气敏元件构建气敏元件阵列,对一氧化碳、氢气、氨气、乙醇以及甲烷气体气敏性能的检测结果,建立针对样气的标准样本库,利用最近邻域法可对样气进行种类判别,且精度较高。
2.研究纯ZnO纳米线以及Ni、Al、Ag、Cr2O3掺杂ZnO纳米线与一氧化碳、氢气气体浓度的关系规律发现,在同一测试气体浓度下,Ni、Al、Ag、Cr2O3掺杂ZnO纳米线气敏元件性能优于纯ZnO纳米线气敏元件的性能;在整个测试浓度范围内,纯ZnO纳米线和Ni、Al、Ag、Cr2O3掺杂ZnO纳米线气敏元件性能随气体浓度呈现出先上升后下降的变化趋势。
3.绘制了纯ZnO纳米线以及Ni、Al、Ag、Cr2O3掺杂ZnO纳米线元件气敏性能与一氧化碳、氢气浓度的关系曲线,并对此曲线进行线性拟合,利用所绘制的关系曲线和拟合直线方程,可以达到对单一一氧化碳和氢气浓度进行初步判定的目的。
本课题研究所实现的利用最近邻域法对未知气体进行种类判别快速、可靠。通过分析纳米ZnO气敏元件性能与气体浓度的关系,对纳米ZnO气敏元件的气敏性能有了更深一步的研究,并对利用此类元件对气体进行浓度判定提供了理论支持和保障。