本文關(guān)鍵詞：石墨烯基鉑納米復(fù)合材料電流型氫氣傳感器的工藝設(shè)計(jì)與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化建設(shè)的高速發(fā)展,人們對(duì)能源的需求量日益增加,致使枯竭的石化資源難以滿足人類(lèi)發(fā)展的需要,因此清潔能源的開(kāi)發(fā)和利用成為了當(dāng)務(wù)之急。氫氣作為一種理想的清潔能源氣體,用途廣泛,可用作高能燃料焊接或切割金屬;利用其還原性在冶金工業(yè)中提煉貴金屬;化工生產(chǎn)中氫氣可作為重要的化工原料。然而,氫氣是一種無(wú)色無(wú)味氣體,人體感覺(jué)器官無(wú)法發(fā)現(xiàn),且易燃易爆,遇火種時(shí)在空氣中的爆炸極限范圍廣、下限低。出于安全考慮,在氫氣的應(yīng)用場(chǎng)所,必須嚴(yán)格監(jiān)控其泄漏情況。因此,為了確保氫氣在這些領(lǐng)域可以安全的使用,制備出靈敏度高、測(cè)量準(zhǔn)確、響應(yīng)快、穩(wěn)定性好的傳感器用來(lái)探測(cè)氫氣濃度具有重要的作用。電化學(xué)型氫氣傳感器安全可靠、測(cè)量準(zhǔn)確、響應(yīng)快和功耗低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到氫氣的檢測(cè)中。本論文通過(guò)研究傳感器電極制作工藝和組裝,得出新型的電流型氣體傳感器制作流程。此外,采用濕化學(xué)方法制備石墨烯-鉑(GS-Pt)納米復(fù)合材料開(kāi)展對(duì)電流型氫氣傳感器的一系列研究工作。主要工作按以下兩部分進(jìn)行:一、采用傳統(tǒng)催化劑Pt-Ru納米材料研究了電流型氣體傳感器的擴(kuò)散電極制作工藝、傳感器組裝與測(cè)試。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道的研究方法作為基礎(chǔ),通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和參數(shù)獲得多孔擴(kuò)散電極,這種電極其表面催化劑具有均勻連續(xù)分布、機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。按照新組裝方法制作出的傳感器,利用氧化硅隔膜將三電極分開(kāi),提高了傳感器的穩(wěn)定性。獲得的傳感器具有高靈敏度、高穩(wěn)定性以及快速響應(yīng)/恢復(fù)等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)測(cè)試、優(yōu)化后,將性能優(yōu)異的傳感器與外電路板組成手持便攜式氣體檢測(cè)報(bào)警器,這將為以后電化學(xué)氣體傳感器的生產(chǎn)制造提供幫助。二、采用溫和的濕化學(xué)方法制備石墨烯,通過(guò)一步還原法將Pt納米顆粒修飾到石墨烯表面,制備出GS-Pt復(fù)合納米材料,并構(gòu)造成新型電流型氫氣傳感器。該方法制作的傳感器電極Pt的載量只有0.8 mg/cm2,相對(duì)于商業(yè)傳感器大幅降低了貴金屬Pt的使用量,但仍表現(xiàn)出高的氣敏性能,靈敏度達(dá)到162 nA/ppm,檢測(cè)下限低至1.5 ppm,響應(yīng)時(shí)間僅為20 s,并且該傳感器還表現(xiàn)出良好的線性關(guān)系、重復(fù)性和選擇性。出現(xiàn)上述優(yōu)異性能的原因可能是石墨烯本身具有氣敏性能、導(dǎo)電性和為Pt、氫氣的電化學(xué)反應(yīng)提供大的比表面積、豐富的結(jié)合位點(diǎn)。此外,借用該方法可以將貴金屬或過(guò)渡金屬催化劑與石墨烯復(fù)合,制作成其他氣體的電化學(xué)傳感器。
【關(guān)鍵詞】：電化學(xué)傳感器 氫氣 石墨烯 Pt納米顆粒 電極
【學(xué)位授予單位】：江西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB33;TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 前言8-9
• 1.2 納米材料9-13
• 1.2.1 納米材料簡(jiǎn)介9
• 1.2.2 碳納米材料9-12
• 1.2.3 碳基納米材料的傳感器應(yīng)用12-13
• 1.3 電化學(xué)氣體傳感器13-14
• 1.3.1 電化學(xué)氣體傳感器的基本結(jié)構(gòu)13-14
• 1.3.2 電化學(xué)氣體傳感器的性能特點(diǎn)14
• 1.4 基于石墨烯的氫氣傳感器14-16
• 1.4.1 氫氣的檢測(cè)意義14-15
• 1.4.2 氫氣傳感器簡(jiǎn)介15
• 1.4.3 石墨烯基在氫氣傳感器中的應(yīng)用15-16
• 1.5 本論文的研究意義和研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 電化學(xué)傳感器的電極制作工藝和組裝18-27
• 2.1 引言18-20
• 2.2 傳感機(jī)理20-22
• 2.3 傳感檢測(cè)22-26
• 2.3.1 試劑和儀器22
• 2.3.2 電極制備22-23
• 2.3.3 傳感器組裝23-24
• 2.3.4 性能測(cè)試24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 石墨烯-Pt納米復(fù)合材料的制備與傳感性能研究27-37
• 3.1 引言27-28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分28-29
• 3.2.1 試劑和儀器28
• 3.2.2 氧化石墨的制備28-29
• 3.2.3 石墨烯-Pt納米復(fù)合材料的制備29
• 3.2.4 傳感電極制作及傳感器的組裝29
• 3.3 結(jié)果與討論29-36
• 3.3.1 氧化石墨和復(fù)合材料的形貌表征29-32
• 3.3.2 傳感器的氣敏性能32-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 論文總結(jié)及展望37-38
• 參考文獻(xiàn)38-45
• 致謝45-46
• 在校期間公開(kāi)發(fā)表論文（著）及科研情況46

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本文編號(hào)：454336