發(fā)布時間：2021-01-29 14:06

　　NO2氣體是影響空氣質量的重要污染物之一,研發(fā)高響應、低成本、易維護的NO2半導體氣體傳感器尤為必要,其中,ZnO是具有較好應用前景的NO2半導體氣敏材料。目前,半導體氣體傳感器的重要研究方向之一是降低工作溫度,室溫為最佳。利用紫外光激發(fā)可以有效地將ZnO的工作溫度降低到室溫。然而,紫外光需要定制光源,還會使傳感器裝置中高分子部件發(fā)生老化,甚至會引起目標氣體發(fā)生分解或化合反應,有一定的使用局限性,所以研發(fā)可見光激發(fā)型ZnO室溫N02氣體傳感器更有實際應用前景。本文面向研發(fā)高性能可見光激發(fā)型ZnO室溫NO2氣體傳感器的需求,立足ZnO可見光吸收能力差、電子濃度低和室溫N02吸附活性有限這三個核心問題,通過氧缺陷自摻雜手段拓寬了 ZnO可見光吸收范圍,增大其電子濃度,改善其NO2吸附活性,進而顯著提高其室溫N02氣敏性能。分別采用紫外可見吸收光譜（UV-Vis）、基準電阻測量和室溫N02氣敏性能測試研究了 ZnO可見光吸收能力、電子濃度和NO2吸附活性隨氧缺陷濃度的變化規(guī)律,并結合第一性原理計算（DFT）從吸附能以及電子轉移的角度分析了氧缺陷濃度與氣敏性能增強的內在聯(lián)系,建立了可見光激發(fā)型... 

【文章來源】：揚州大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２．光激發(fā)半導體氣體傳感器的研究匯總??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２．?Ｓｕｍｍａｒｙ?ｏｆ?ｌｉｇｈｔ－ｉｌｌｕｍｉｎａｔｅｄ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?ｇａｓ?ｓｅｎｓｏｒｓ??

而ＣｄＳ的修飾將ＣｄＳ＠ＺｎＯ復合物的吸光范圍拓展到了?４００?ｎｍ附近的可，可見光照射下，ＣｄＳ＠ＺｎＯ復合物表現(xiàn)出了優(yōu)異的室溫甲醛氣敏響應，增敏效ＣｄＳ／ＺｎＯ的質量比，質量比為０．１：１的ＣｄＳ／ＺｎＯ甲醛氣敏性能最佳，進一步增大Ｃ則會明顯降低傳感器的響應，ＣｄＳ含量的增加一方面會增大載流子濃度，另一方小ＺｎＯ的有效氣體吸附面枳。Ｈｏｆｆｍａｎｎ等人［４７］在Ｓｉ基材上制備了?ＣｄＳ＠ＺｎＯ并在太陽光照射下用其檢測了氧化性和還原性氣體，雖然這種傳感器是基于電壓，和電阻變化不同，但其氣敏機理和表面耗盡層模型一致，可見光照射下，ＣｄＳ＠烷的選擇性要明顯優(yōu)于純ＺｎＯ，增敏原因主要是光生電子濃度的增大。??．２．２第二相修飾結構??第二相修飾結構，即采用的兩個組分含量不同，含量多的氧化物為主體，含量較同形貌修飾在主體上，主要包括一維納米結構、分級納米結構和量子點敏化等形由溶劑熱合成法、沉淀法等制備而成。??）?一維納米結構??

從ＵＶ區(qū)域（小于３７５?ｎｍ）擴展到了可見光域（略小于５５０?ｎｍ），氣敏測試表明ＺｎＯ在??室溫下對ＮＯ２幾乎沒有響應，而Ｎ７１９染料敏化的ＺｎＯ對丨．２５－丨０ｐｐｍＮＯ２表現(xiàn)出了明顯??的室溫氣敏響應（如圖１－５），染料敏化后ＺｎＯ傳感器的氣敏性能大幅提高了。??（ａ）?｜?（ｂ）?｜〇１［???Ｉ２０???ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?＾??－－－?－?ａ－ＺｎＣ）?？??？?１???ｊ?＾?—ｄｙｅｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄａ－ＺｎＱ?＾?一??７?ｏ?，〇＜．?Ｉ?？？?Ｘ?Ｉ??＾?ｕ?：?＼?＊??ＮＯ，?ｃｏｎｃｅｎｌｒａｔｉｏｎ?．?＾??〒?＼?．．．?Ｃ?〇０?？?４?？?Ｉ?ｌ？??？２?．？?§?的賊一％／＼?－?１０?．吾??１?ｒ?＼?！．??＼?□?：?＿?？?ｉ?！?ｙ．??？?１?．?？??？?￣?？?？?ｉ?１?■??＊、、、?ｉｉ?ｉ?ｉ?？?１??－?＾?＿?；?；?＿?；．?；；??３５０?４００?４５０?５００?５５０?６００?６５０?７００?７５０?８００?，〇?〇?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?Ｔｉｍｅ?（ｍｉｎ）??圖１－５．?（ａ）?ＵＶ－Ｖｉｓ吸收光譜；（ｂ）?Ｎ〇２氣敏響應［５８］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５．?（ａ）?ＵＶ－Ｖｉｓ?ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｓｐｅｃｔｒａ；?（ｂ）?Ｎ〇２?ｓｅｎｓｉｎｇ?ｒｅｓｐｏｎｓｅ［５８］??１．４氧缺陷自摻雜??１．４．１氧缺陷對吸附活性的影響??除了構建特殊納米形貌和材料改性

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Design and fabrication of 1-D semiconductor nanomaterials for high-performance photovoltaics[J]. Ning Han,Zaixing Yang,Lifan Shen,Hao Lin,Ying Wang,Edwin Y.B.Pun,Yunfa Chen,Johnny C.Ho.  Science Bulletin. 2016(05)
[2]Zinc Oxide Nanostructures for NO2 Gas–Sensor Applications:A Review[J]. Rajesh Kumar,O.Al-Dossary,Girish Kumar,Ahmad Umar.  Nano-Micro Letters. 2015(02)



本文編號：3007016