【摘要】：氮化硼(BN)作為一種新型性能優(yōu)異的納米材料,因其具有強(qiáng)抗氧化性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、機(jī)械性能突出等優(yōu)點(diǎn),成為現(xiàn)如今被重點(diǎn)研究的材料之一,由于氮化硼納米管自身禁帶寬度較寬,導(dǎo)電性差,限制了它在電子器件方面的應(yīng)用。濕度傳感器和氣敏傳感器作為我們生活的重要組成部分,被大量的應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)、食品加工、環(huán)境檢測等方面。為了拓寬BNNT的應(yīng)用范圍,本文以BNNT為基礎(chǔ)研究對(duì)象,通過向BNNT中摻雜碳元素,來動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)它的導(dǎo)電性,并研究了BNNT復(fù)合膜濕敏特性以及BCNNT薄膜的濕敏、氣敏特性。通過球磨退火法制備高純本征BNNT,并將其和導(dǎo)電聚合物PEDOT:PSS進(jìn)行復(fù)合制成復(fù)合膜,將BNNT復(fù)合膜搭載到傳感電極上制成濕度傳感器,測試其濕敏特性并研究了酸處理對(duì)傳感器性能的影響。結(jié)果顯示該傳感器具有良好的線性度、可重復(fù)性、高靈敏度,其響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別是32s和22s。酸處理可以提高傳感器的靈敏度,但是會(huì)增加響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間。進(jìn)一步研究了BNNT和PEDOT:PSS的比例調(diào)配對(duì)傳感器性能的影響,發(fā)現(xiàn)適當(dāng)增加復(fù)合膜中BNNT的比例可以提高傳感器的靈敏度及響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間。最后比較了BNNT和CNT傳感器的濕敏性能,結(jié)果顯示BNNT傳感器的靈敏度更高。課題探究了一種操作簡單、產(chǎn)率較高的新方法合成BCNNT,即Bubble法,通過改變Bubble時(shí)間和氣流量大小可以實(shí)現(xiàn)不同濃度的摻碳量。通過半導(dǎo)體測試儀測試,發(fā)現(xiàn)通過增加BNNT中的摻碳量可以提高BCNNT的導(dǎo)電性,使其具有良好的半導(dǎo)體性能;將制備的BCNNT薄膜搭載在叉指電極上制成傳感器,測試了其濕敏特性和氣敏特性,濕敏結(jié)果顯示,BCNNT薄膜具有良好的感濕性能,進(jìn)一步研究了測試頻率對(duì)傳感器性能的影響,發(fā)現(xiàn)傳感器的電阻隨測試頻率的增加而減小;氣敏測試是分別在不同濃度的乙醇、甲醇、甲苯、甲醛氣體中進(jìn)行,研究了傳感器的氣敏特性、測試頻率對(duì)傳感器輸出電阻的影響以及傳感器的穩(wěn)定性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示傳感器對(duì)乙醇、甲醇、甲醛氣體具有高靈敏度、良好的穩(wěn)定性并且傳感器的電阻都隨測試頻率的增加而減小,傳感器對(duì)甲苯氣體不靈敏,最后研究了傳感器的氣體選擇性,發(fā)現(xiàn)BCNNT薄膜傳感器對(duì)甲醛氣體具有更高的選擇性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ128;TB383.1
【圖文】：

圖 1-1 BNNT 納米結(jié)構(gòu)示意圖[5]NT 的納米結(jié)構(gòu)有兩種形態(tài)，如圖 1-2 所示，一個(gè)是中空芯圓柱形納小且圓柱的頂部包含催化劑顆粒，另一種是竹節(jié)形納米結(jié)構(gòu)，直的出現(xiàn)催化劑顆粒修飾，兩種不同形態(tài)的形成是因?yàn)樵?BNNT 生長顆粒與 BNNT 內(nèi)壁之間存在相容性差，相容性差促進(jìn)了中空 BNNT

圖 1-2 圓柱狀和竹節(jié)狀的 BNNT 的 TEM 圖[8]T 的合成方法十幾年對(duì)氮化硼納米管的不斷的研究，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了 B例如：潤滑性強(qiáng)、抗腐蝕性能力高、熱穩(wěn)定性、強(qiáng)絕緣性

圖 1-3 VLS 法制備的 BNNT 的 SEM 和 TEM 圖[11]氣相沉積法（CVD）相沉積法是合成氮化硼納米管的方法中被廣泛使用的一種過對(duì)氮源或者硼源進(jìn)行高溫處理，使其變成氣態(tài)原料，可分反應(yīng)，經(jīng)過降溫處理獲得氮化硼納米管，使用 CVD 法制

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2787902