氧化銦材料的形貌可控制備及其乙醇?xì)饷粜阅苎芯?/H1>
發(fā)布時(shí)間：2018-04-26 22:06
本文選題：氧化銦 + 氣敏性能��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文
【摘要】：半導(dǎo)體金屬氧化物氧化銦(In_2O_3)是一種重要的多功能材料,因其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能被廣泛地應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、透明電極、光電傳感器、防靜電涂料以及氣體傳感器。作為氣體敏感材料,其敏感特性強(qiáng)烈地依賴于氣敏材料的尺寸和結(jié)構(gòu)等因素,例如顆粒尺寸、表面氧空位缺陷、暴露晶面、比表面積、維數(shù)、網(wǎng)絡(luò)和孔隙率以及摻雜劑。本論文先通過水熱法可控制備不同形貌的In(OH)_3納米粒子、立方體、十八面體等前驅(qū)體,再經(jīng)過煅燒獲得相應(yīng)形貌的In_2O_3氣敏材料,較系統(tǒng)地研究In_2O_3氣體敏感材料的晶體顆粒大小、暴露{100}和{110}不同晶面的In和O原子的不同排列方式對(duì)材料表面氧空位形成的影響,并討論氧空位和暴露晶面對(duì)氣敏性能的影響,本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:對(duì)于In_2O_3納米粒子,研究粒徑大小對(duì)氣體傳感器靈敏度、響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間、穩(wěn)定性的影響。以In Cl3·4H2O為In源,通過氨水和鹽酸調(diào)整反應(yīng)溶液的p H值為7、9、11,采用水熱法可控制備不同粒徑大小In(OH)_3納米顆粒前驅(qū)體,并通過煅燒獲得相應(yīng)的In_2O_3氣敏材料。研究以不同粒徑大小的In_2O_3納米顆粒制作的氣體傳感器的氣敏性能,深入探討粒徑大小對(duì)傳感器的材料表面氧空位含量、氣敏性能的影響,并揭示其與氣敏性能的關(guān)系。重點(diǎn)討論材料粒徑大小與表面氧空位數(shù)量的關(guān)系以及不同粒徑大小In_2O_3納米粒子產(chǎn)生不同靈敏度的敏感機(jī)理。對(duì)于In_2O_3立方體,研究在粒徑大小基本相同且暴露相同{100}晶面的情況下,影響氣敏性能的主要因素。采用不同的堿源四乙基氫氧化銨、四甲基氫氧化銨、尿素,以In Cl3·4H2O為In原料,水熱可控合成大小相當(dāng)而且暴露相同{100}晶面的In(OH)_3立方體前驅(qū)體,通過煅燒獲得相應(yīng)的In_2O_3立方體氣敏材料。以其為研究模型,排除顆粒大小以及暴露晶面對(duì)氣敏性能影響,研究不同堿源制備的立方體材料的表面氧空位缺陷結(jié)構(gòu)對(duì)氣敏性能的影響。根據(jù)材料的晶體結(jié)構(gòu),分析了{(lán)100}晶面次外層的氧空位的含量對(duì)氣敏性能的影響,并進(jìn)一步獲得材料的表面氧空位缺陷與氣敏性能的關(guān)系。揭示不同堿源對(duì)材料次外層氧空位生成以及氣敏性能的影響,并對(duì){100}晶面的In和O原子排列方式、次外層氧空位的形成以及敏感機(jī)理進(jìn)行探討。對(duì)于In_2O_3十八面體,研究暴露{110}高能晶面對(duì)氣敏性能的影響。采用水熱法,以In Cl3·4H2O為原料,通過調(diào)整堿源Na OH的用量以及反應(yīng)介質(zhì)中無水乙醇與去離子水的體積比可控合成暴露{100}和{110}晶面的In(OH)_3十八面體前驅(qū)體。詳細(xì)研究堿源Na OH的用量、反應(yīng)介質(zhì)中無水乙醇與去離子水不同體積比對(duì)In(OH)_3十八面體形成的影響,并根據(jù)時(shí)間演變實(shí)驗(yàn)提出可能的生長(zhǎng)機(jī)理。通過高溫煅燒獲得相應(yīng)形貌的暴露{100}和{110}晶面In_2O_3十八面體氣敏材料。通過材料晶面分析,研究不同暴露晶面的氧空位對(duì)氣敏性能的影響,進(jìn)一步探討暴露高能面,氧空位的數(shù)量與氣敏性能的關(guān)系。著重研究暴露{100}與{110}不同晶面上的In和O原子排列順序不同的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)生氧空位的影響,建立暴露晶面與材料結(jié)構(gòu)及敏感特性之間的關(guān)系。
[Abstract]:The semiconductor metal oxide indium oxide (In_2O_3) is an important multifunctional material. Because of its excellent physical and chemical properties, it is widely used in solar cells, transparent electrodes, photoelectric sensors, antistatic coatings and gas sensors. As gas sensitive materials, their sensitive properties are strongly dependent on the size and size of gas sensitive materials. Structure and other factors, such as particle size, surface oxygen vacancy defect, exposed surface, specific surface area, dimension, network and porosity, and dopant. In this paper, In (OH) _3 nanoparticles, cubes, eighteen facets, and other precursors of different morphologies were prepared by hydrothermal method, and then the corresponding In_2O_3 gas sensitive materials were obtained by calcining, and the system was compared with the system. The effects of the size of crystal particles on In_2O_3 gas sensitive materials and the effects of different arrangements of In and O atoms on the surface oxygen vacancy formation on the surface of {100} and {110} surfaces and the effects of oxygen vacancies and exposed crystals on the gas sensitivity are discussed. The main contents of this paper are as follows: for In_2O_3 nanoparticles, the size of particle size is studied. The sensitivity of the gas sensor, the response / recovery time, the influence of the stability, the P H value of the reaction solution with In Cl3 / 4H2O as the In source and the P H value of the reaction solution by ammonia and hydrochloric acid are 7,9,11, and the precursor of In (OH) _3 nanoparticles with different particle sizes can be prepared by hydrothermal method, and the corresponding In_2O_3 gas sensitive materials are obtained by calcination. The gas sensing properties of gas sensors made by small In_2O_3 nanoparticles are discussed. The effect of particle size on the oxygen vacancy content and gas sensing properties of the material on the sensor is discussed, and the relationship between the gas sensing properties and the gas sensing properties is revealed. The relationship between the size of the material and the number of oxygen vacancies on the surface and the size of In_2O_3 nanoparticles with different particle sizes are discussed. The sensitive mechanism of different sensitivities is produced. For In_2O_3 cubes, the main factors affecting the gas sensing properties are studied in the case of the same particle size and the exposure of the same {100} crystal surface. Different alkali sources, four ethyl ammonium hydroxide, four methyl ammonium hydroxide, urea, and In Cl3. 4H2O as In materials, are used as raw materials for hydrothermal synthesis. The In (OH) _3 cube precursor with the same {100} crystal surface was exposed, and the corresponding In_2O_3 cube gas sensitive material was obtained by calcining. The effect of the particle size and the exposure crystal on the gas sensing properties was eliminated. The effect of the oxygen vacancy defect structure on the surface of the cube material prepared by different base sources on the gas sensitivity was investigated. The effect of oxygen vacancy content on the gas sensing properties of {100} surface layer is analyzed, and the relationship between oxygen vacancy and gas sensitivity is further obtained. The influence of different alkali sources on the formation of oxygen vacancy and gas sensitivity in the secondary layer of materials is revealed, and the arrangement of In and O atoms on the {100} surface is also revealed. The formation of layer oxygen vacancy and the sensitive mechanism are discussed. For In_2O_3 eighteen face, the effect of exposure of {110} Gao Nengjing on gas sensitivity is studied. Using hydrothermal method, In Cl3. 4H2O is used as raw material to synthesize {100} and {110} crystal by adjusting the amount of Na OH in the alkaline source and the volume ratio of anhydrous ethanol and off water in the reaction medium. The In (OH) _3 eighteen facet precursor. The effects of the amount of Na OH on the alkali source and the different volume ratio of ethanol and deionized water in the reaction medium on the formation of In (OH) _3 eighteen face were studied in detail, and the possible growth mechanism was proposed according to the time evolution experiment. The corresponding morphology of the exposed {100} and {110} In_2O_3 eighteen was obtained by high temperature calcination. The effect of oxygen vacancy on the gas sensitivity of different exposed surfaces is studied through the analysis of material surface. The relationship between the number of exposed high energy surface, the number of oxygen vacancies and the gas sensitivity is further explored. The effect of the different crystal structures of In and O atoms arranged on the different crystal surfaces of {100} and {110} to produce oxygen vacancies is studied. The relationship between the exposed surface and material structure and sensitivity is established.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ133.53
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本文編號(hào)：1807866
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本文選題：氧化銦 + 氣敏性能��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2015年博士論文
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5 宋金玲;周長(zhǎng)才;牟連維;郭冠銘;蔡穎;張胤;;溶膠-凝膠法制備摻雜稀土元素二氧化鈦及其氣敏性能[J];過程工程學(xué)報(bào);2013年01期
6 陳思順,陳新華,丁明潔,牛新書;釔摻雜納米α-Fe_2O3_的合成及氣敏性能研究[J];電子元件與材料;2005年09期
7 陳思順;陳新華;丁明潔;牛新書;;摻雜合成納米α-Fe_2O_3粉體及其氣敏性能研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2006年03期
8 王燕;張戰(zhàn)營(yíng);曹建亮;路長(zhǎng);孫廣;王杰;;化學(xué)沉淀法制備納米α-Fe_2O_3及其氣敏性能研究[J];河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年02期
9 王曉玲,羅延齡,張寶旺,桑德文;聚乙二醇接枝炭黑納米導(dǎo)電復(fù)合材料氣敏性研究[J];江蘇化工;2004年01期
10 程知萱,李玲,陳海華,潘慶誼;摻雜納米NiO粉體材料的氣敏性能研究[J];鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2004年04期
相關(guān)會(huì)議論文 前10條
1 劉杏芹;劉亞飛;高峰;;一種新型鎘銻氧化物復(fù)合材料的氣敏性能及其摻雜改性[A];第三屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1998年
2 左霞;王彬;吳誼群;;八異戊氧基金屬萘酞菁配合物旋涂膜的氣敏性研究[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（7）[C];2007年
3 李堅(jiān);王元生;黃兆新;;納米氧化鐵粉體的制備和氣敏性能研究[A];第三屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1998年
4 程知萱;李玲;陳海華;潘慶誼;;摻雜納米NiO粉體材料的氣敏性能研究[A];第八屆全國(guó)氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年
5 董先明;羅穎;解麗娜;唐開聰;陳鑫玨;;炭黑/聚乙二醇/聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料的導(dǎo)電性能與氣敏性能研究[A];2007年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集（下冊(cè)）[C];2007年
6 李玲;祁晴晴;張樂喜;別利劍;;花狀分級(jí)結(jié)構(gòu)α-Fe_2O_3微球的制備及其氣敏性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年
7 楊曉娟;沈水發(fā);劉爾生;楊素苓;陳耐生;黃金陵;;鐵酸鹽系列納米晶的制備及其氣敏性[A];第三屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1998年
8 劉婧媛;陳曉爽;景曉燕;;三維花狀氧化鋅的可控合成及其氣敏性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年
9 劉錦淮;孟凡利;劉金云;;半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的氣敏性能與納米整流器件研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年
10 潘慶誼;張劍平;程知萱;董曉雯;王廷富;;紡錘形納米γ-Fe_2O_3的氣敏性能[A];第六屆全國(guó)氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2000年
相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條
1 林櫟陽(yáng);半導(dǎo)體NiO及其復(fù)合氧化物的水熱合成及電化學(xué)與氣敏性能研究[D];重慶大學(xué);2015年
2 李超;氧化物半導(dǎo)體納米材料的合成、改性及氣敏性能研究[D];吉林大學(xué);2016年
3 鄔洪源;納米二氧化鈦基復(fù)合纖維的制備及氣敏性能研究[D];黑龍江大學(xué);2016年
4 劉繼江;氧化銦材料的形貌可控制備及其乙醇?xì)饷粜阅苎芯縖D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年
5 高利蘋;氧化銦基納米材料的合成與氣敏性能研究[D];上海大學(xué);2016年
6 葛春橋;金屬氧化物納米材料的濕法制備及其氣敏性能研究[D];華中科技大學(xué);2008年
7 謝英男;聚苯胺基復(fù)合材料的制備及其氣敏性能研究[D];鄭州大學(xué);2008年
8 秦楠;氧化鋅基納米材料的制備、氣敏性能研究及第一性原理計(jì)算[D];上海大學(xué);2014年
9 楊穎;氧化物與晶態(tài)碳異質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)筑及氣敏性能研究[D];黑龍江大學(xué);2014年
10 張文惠;半導(dǎo)體金屬氧化物的制備、表征及其氣敏性能研究[D];華南理工大學(xué);2011年
相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條
1 祁晴晴;氧化鉬微結(jié)構(gòu)控制合成及氣敏性能[D];天津理工大學(xué);2015年
2 鄭輝;納米結(jié)構(gòu)氧化錫的離子熱合成及氣敏特性研究[D];浙江大學(xué);2015年
3 王超;石墨稀負(fù)載p型-n型半導(dǎo)體氧化物及其氣敏性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年
4 張肖妮;鎢氧化物納米材料的制備、改性及氣敏性能研究[D];大連海事大學(xué);2015年
5 黃海云;氧化鋅納米線的制備及其對(duì)痕量H_2S的氣敏性能研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院;2015年
6 劉中興;金屬氧化物半導(dǎo)體對(duì)CO_2的氣敏性研究[D];山東大學(xué);2015年
7 宋明艷;金屬硫化物材料的制備、改性及氣敏性能研究[D];大連海事大學(xué);2015年
8 薛婕;氧化鋅表面結(jié)構(gòu)的調(diào)控及其氣敏性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年
9 趙楊波;改性提高氧化鋅納米晶體的氣敏性能及第一性原理計(jì)算[D];北京化工大學(xué);2015年
10 陳超;摻雜MoO_3納米晶體及MoO_3復(fù)合物的制備及其氣敏性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年
，本文編號(hào)：1807866
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