有毒有害氣體濃度超標無不影響著經(jīng)濟效益和人類生命財產(chǎn)安全,如養(yǎng)殖場NH₃濃度超標導致動物死亡或減產(chǎn);冷庫NH₃泄露引起火災、爆炸;煤礦開采過程中瓦斯爆炸事件時有發(fā)生。這些事故的發(fā)生往往是因為傳感器檢測滯后,要做到防患于未然,研究高靈敏度、低檢測限的氣體傳感器是及其緊要的。本文以鱗片石墨為原料,分別采用改進Hummers法、低溫加水以及氯乙酸改性的方法分別制備出羥基、環(huán)氧基、羧基含量差異明顯的氧化石墨烯,并對其結構以及官能團類型進行分析。然后采用旋涂法制備厚度均一的氧化石墨烯氣敏膜,對NH₃、濕度(H₂O)以及CH₄的氣敏性能進行研究并揭示敏感機理。在此基礎上篩選分別對NH₃、濕度(H₂O)以及CH₄選擇性較強的氣敏元件組成傳感器陣列,對混合氣氛NH₃和濕度、CH₄和濕度定性并定量進行檢測,建立傳感器陣列響應模型,并對最終測試結果進行評價。研究結果表明,采用改進的Humm...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1.緒論
    1.1 立題思想與背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 環(huán)境有毒有害氣體監(jiān)測的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 氧化石墨烯制備方法
        1.2.3 氧化石墨烯氣敏性能
    1.3 存在的問題及發(fā)展趨勢
        1.3.1 存在問題
        1.3.2 發(fā)展趨勢
    1.4 選題依據(jù)及意義
    1.5 研究內(nèi)容、目標及擬解決關鍵問題
        1.5.1 研究內(nèi)容
        1.5.2 研究目標
    1.6 研究技術路線
    1.7 主要創(chuàng)新點
    1.8 主要工作量
2 羥基化氧化石墨烯制備及其NH₃敏感性能
    2.1 實驗部分
        2.1.1 原料、試劑與儀器
        2.1.2 實驗及步驟
        2.1.3 樣品表征
    2.2 羥基化氧化石墨烯屬性表征
        2.2.1 氧化石墨烯結構分析
        2.2.2 氧化石墨烯官能團分析
        2.2.3 氧化石墨烯厚度分析
    2.3 羥基型氧化石墨烯的 NH₃敏感性能分析
        2.3.1 NH₃ 敏感性能測試裝置
        2.3.2 靜態(tài)靈敏度測試
        2.3.3 動態(tài)靈敏度測試
        2.3.4 穩(wěn)定性和重復性測試
        2.3.5 選擇性測試
        2.3.6 GO 吸附 NH₃分子機理
    2.4 結論
3.環(huán)氧基化氧化石墨烯制備及其濕敏性能
    3.1 實驗部分
        3.1.1 原料、試劑與儀器
        3.1.2 實驗及步驟
        3.1.3 GO水分散液樣品的制備
    3.2 環(huán)氧基化氧化石墨烯屬性表征
        3.2.1 氧化石墨烯結構分析
        3.2.2 氧化石墨烯厚度分析
        3.2.3 氧化石墨烯官能團分析
    3.3 環(huán)氧基型氧化石墨烯的濕敏性能分析
        3.3.1 濕敏性能測試裝置和方法
        3.3.2 選擇性
        3.3.3 靜態(tài)靈敏度測試
        3.3.4 動態(tài)靈敏度測試
        3.3.5 響應恢復時間
        3.3.6 連續(xù)動態(tài)響應恢復
        3.3.7 重復性和穩(wěn)定性測試
        3.3.8 濕敏機理分析
    3.4 結論
4 羧基化氧化石墨烯制備及其 CH₄敏感性能
    4.1 實驗部分
        4.1.1 原料、試劑與儀器
        4.1.2 實驗及步驟
        4.1.3 樣品表征
    4.2 羧基化氧化石墨烯屬性表征
        4.2.1 氧化石墨烯結構分析
        4.2.2 氧化石墨烯官能團分析
        4.2.3 氧化石墨烯薄膜厚度分析
    4.3 羧基化氧化石墨烯CH4敏感性能分析
        4.3.1 CH₄ 氣敏感性能測試裝置和方法
        4.3.2 靜態(tài)靈敏度測試
        4.3.3 動態(tài)靈敏度測試
        4.3.4 響應恢復時間
        4.3.5 重復性和穩(wěn)定性測試
        4.3.6 CH₄ 敏感機理分析
    4.4 結論
5 氧化石墨烯氣體傳感器陣列響應及應用分析
    5.1 多組分測試平臺搭建
    5.2 傳感器陣列響應
        5.2.1 單組氣氛響應
        5.2.2 NH₃ 和濕度(H₂O)兩組氣氛共響應
        5.2.3 CH₄ 和濕度(H₂O)兩組氣氛共響應
    5.3 傳感器陣列響應分析
        5.3.1 單一氣體響應分析
        5.3.2 兩組混合氣氛響應分析
    5.4 氣體傳感器的性能檢驗及測試
    5.5 結論
結論
致謝
參考文獻
攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文和研究成果



本文編號：3780494