静电纺丝制备半导体氧化物纳米纤维及其气敏特性研究

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1、分类号：TP212单位代码：10183研究生学号：2015511007密级：公开吉林大学博士学位论文静电纺丝制备半导体氧化物纳米纤维及其气敏特性研究StudyonGasSensingPropertiesBasedonElectrospinningSemiconductorOxideNanofibers作者姓名：刘伟专业：物理电子学研究方向：先进功能材料及传感器件指导教师：宋宏伟教授培养单位：电子科学与工程学院2018年6月静电纺丝制备半导体氧化物纳米纤维及其气敏特性研究StudyonGasSensingPropertiesBasedo

2、nElectrospinningSemiconductorOxideNanofibers作者姓名：刘伟专业名称：物理电子学研究方向：先进功能材料及传感器件指导教师：宋宏伟教授学位类别：工学博士培养单位：电子科学与工程学院论文答辩日期：2018年06月02日授予学位日期：年月日论文评阅人：答辩委员会组成：姓名职称工作单位姓名职称工作单位盲审专家正高级厦门大学主席张洪杰院士中国科学院长春应用化学研究所盲审专家正高级电子科技大学委员林君研究员中国科学院长春应用化学研究所盲审专家正高级西安交通大学刘冰冰教授吉林大学秦伟平教授吉林大学崔海宁教授

3、吉林大学刘大力教授吉林大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意

4、识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：物理电子学论文题目：静电纺丝制备半导体氧化物纳米纤维及其气敏特性研究作者签名

5、：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：吉林省长春市前进大街2699号，吉林大学电子科学与工程学院(130012)作者联系电话：1315435484613756852485摘要静电纺丝制备半导体氧化物纳米纤维及其气敏特性研究纳米材料独特的的物理性质和潜在应用价值，激发了研究者们的热情，使其在光谱、电池、生物以及传感领域快速发展。其中一维半导体氧化物纳米材料因其独特的电学性质和表面结构，受到了很多研究人员的青睐。近年来，静电纺丝作为一种简单易操作的方法，已经登上了制备一维半导体氧化物纳米材料的头等舱。它可以灵活的调控一维纳米材料的形

6、貌、结构、组成，并且不拘泥于此，还可以扩展到宏观结构的调控，因此，将其应用到了很多重要的方面。其中，气体传感器是目前应用最多也是研究最热的一个领域。尽管一维纳米材料在气体传感的研究已经取得一定的进展，但是在实用化方面仍旧存在很多不足。因此，本论文研究了一维半导体氧化物纳米材料的物理性质和表面结构，设计了高气敏性能的半导体氧化物纳米结构，探索了气体传感器在大气污染气体和早期疾病筛查等方面的应用，并且成功应用于实际污染气体的检测和临床实验，取得的成果如下：[1]利用静电纺丝制备的聚苯乙烯（PS）纳米线为模板，通过与钛酸丁酯前驱体溶液的浸泡

7、以及后续的退火过程，得到了直径在250-900nm范围内，壁厚在25-100nm范围内可调控的TiO2纳米管，并且可以扩展到其他半导体氧化物纳米管的制备中。利用ZIF-8的金属有机框架结构将Pt纳米粒子均匀分散并且负载到TiO2纳米管上，Pt粒子尺寸可以控制在3nm左右，并且周围存在ZIF-8退火形成的ZnO保护。随后对所制备的材料进行了形貌和结构表征，结果表明TiO2的结晶相是锐钛矿相，并且表面具有很多的氧空位。我们系统研究了Pt@ZnO-TiO2纳米管对甲苯的气敏性能测试，发现灵敏度得到了大幅度的提高，并且检测下限可以达到23pp

8、b，远低于世界卫生组织规定的安全标准（67ppb）。[2]利用工作[1]中的方法制备了WO3纳米管，并且在此基础上，改变了前驱体的组成成分，加入了硅酸乙酯以期在退火后形成SiO2，通过氢氟酸的刻蚀作用将其去掉，形成了多孔