碳纳米管金属氧化物纳米结构的合成及气敏特性研究

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2、构的合成及气敏特性研究房家醉校内指导教师（姓名、职務）谭秋林教授校外指导教师（姓名、职称）明安杰副研究员申请学位级别全日制工程硕±所在领域（研究方向）仪器仪表王程论文提交日期２０１６年５月２４日＿论文答辩日期２０１６年５月２６日学位授予日期年月日论文评阅人黄平巧杰甄国涌答辩委员会主席王建新２０１６年５月２３日注：《ＵＤＣ》的１注明国际十进分类法分类原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内

3、容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本声明的法论律责任由本人承担。文作者签名；＿—日期：ｗｉｎ。关于学位论文使用权的说明括本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包②：①学校有权保管、并向有关部口送交学位论文的原件与复印件；学校可｜＾（采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；⑤学校可允许学位论文被查阅或借閒；④学校可ａ学术交流为目的，复制贈送和交换学位论文；＠学校可１＾（公布学位论文的全部或部分内容

4、（保密学位论文在解密后遵守此规定）。ｒ山签导名：ｊ穿巧日期：２＾１师签名：日期；中北大学学位论文碳纳米管/金属氧化物纳米结构的合成及气敏特性研究摘要在科技飞速发展的今天，越来越多的环境问题出现在人们面前，雾霾天气的频发，装潢材料中甲醛超标以及化工原料意外泄漏事故已经严重危害到人们的健康生活，这些都对气敏传感器的高效准确性提出了要求。但是现有传感器大多存在着工作温度高、响应速度缓慢、灵敏度过低等一系列问题。本文针对上述问题，采用一种在传统金属氧化物中掺杂碳纳米管的方法，从气敏材料入手对其进行优化，实现高灵敏度低工作温度的气敏传感器

5、的制备与设计。主要研究内容如下：（1）研究了气敏传感器的制备工艺与原理，选择旁热式气敏传感器的制备过程。采用化学修饰的方法对碳纳米管进行处理，并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等仪器对气敏材料进行表征，研究表明处理后的碳纳米管加强了对气体的吸附能力和掺杂能力，为后续实验提供理论依据。（2）通过沉淀法制备出纳米Fe2O3颗粒并与碳纳米管进行复合，研究了不同烧结温度对复合气敏材料气敏性的影响，重点分析了掺杂量，工作温度及气体浓度与传感器灵敏度之间的关系，并对气敏机理进行了研究。实验表明掺杂碳纳米管的Fe2O3传感器对丙酮的灵敏度有大幅的提高，并且降低了传感器

6、的工作温度，改善了Fe2O3气敏传感器的各项性能指标。尤其是对80ppm的丙酮气氛的灵敏度达2.3。（3）为进一步验证在纳米金属氧化物中掺杂碳纳米管可以有效改善其气敏特性，采用溶胶凝胶法分别制备出SnO2、In2O3纳米颗粒并与碳纳米管掺杂，对其气敏特性展开研究。实验表明，掺杂量为5%时CNT/SnO2的灵敏度是纯SnO2的3.5倍，而掺杂量为3%时CNT/In2O3约为纯In2O3的2倍。两种掺杂后的气敏传感器不仅降低了工作温度，并且缩短了响应恢复时间，其中CNT/SnO2对甲醛有良好的选择性而CNT/In2O3对乙醇气体有良好的选择性。关键词：碳纳米

7、管，金属氧化物，纳米结构，气敏性中北大学学位论文ResearchonGasSensingPropertiesofNanostructureComposedofCarbonNanotubesDopedwithMetalOxideNanopowderAbstractNowadays,withtherapiddevelopmentofscienceandtechnology,moreandmoreenvironmentalproblemsappearinfrontofpeople.Thefrequencyofhaze,overproofformaldehyde

8、indecorationmaterialsandaccidentalleakag