|
文 献 综 述 1.引言 1.1关于Ag 银纳米粒子由于具有独特的光学、电学、声学、催化和化学反应性质，而在许多领域具有广阔的应用前景[1]。例如：(1)纳米银粒子具有很强的杀菌能力、良好的生物兼容性和表面易修饰等优点，可以应用于抗菌材料、生物标记、生物分离、纯化等方面；(2)纳米银粒子具有很高的表面活性、表面能、催化活性，可以用作光电器件、催化剂材料、低温超导材料、防静电材料、电子浆料和生物传感器材料等。因而近年来，银纳米粒子的研究日益受到了人们广泛的关注[2][3]。 1.2贵金属材料Ag敏化 贵金属材料Ag作为增敏剂构建复合材料，可提高半导体金属氧化物的气敏性能。纳米Ag颗粒具备独特的电子性质、光学性质和催化性质。纳米Ag颗粒的性质通常会受到其形貌和粒径大小的制约，其表面增强拉曼散射（SERS）与表面等离子体共振峰峰位（SPR）是依赖于其形貌和粒径大小的，因此，对可控纳米Ag颗粒的研究十分重要[4]。 1.3关于In2O3 三氧化二铟属于铟的延伸产品，为浅黄色粉末，可以通过高频吹氧法、硝酸盐分解法、氢氧化铟分解法、碳酸分解法等方法制得[6]。氧化铟的晶胞中包含16个In2O3分子是一种n型半导体，具有方铁锰型晶体结构。它广泛应用于荧光屏、玻璃、陶瓷、化学试剂、低汞和无汞碱性电池的添加剂等，也是电阻式触摸屏中经常使用的原材料。近年来大量应用于光电行业等高新技术领域和军事领域，特别适用于加工为铟锡氧化物(ITO)靶材，制造透明电极和透明热反射体材料，用于生产平面液晶显示器和除雾冰器[5]。氧化铟用作气敏添加剂及低浓度的氧化性气体的检测也已经有了一些报道。结果表明，氧化铟气敏材料阻值适中，响应恢复快，气体灵敏度高，可对多种可燃气体、毒害气体实行专一检测或同时检测.[7][8][9]
2.本课题研究科学意义和应用背景 随着现代工业的飞速发展，生产过程中排放出来的废气种类和数量日益增多，其中 存在不少挥发性、易燃易爆、有毒有害气体及其混合物，一旦泄露，不仅会造成环境污染，还可能引起爆炸、火灾和人畜中毒等恶性事件。对这些气体迅速准确地检测，能够有效地防止上述事件的发生。另外，在我们生活中，空气质量的控制、水果成熟度的检测、海鲜新鲜度的评估、酒驾中酒精浓度的检测等，气敏传感器都有着很大的应用市场和潜力。因此，研究相关材料和元件，用于监控易燃气体泄漏、监测有害气体含量、检测气味和食物原料、保持空气质量等，具有十分重要的实用价值。 目前，气体检测方法包括光学方法、热导分析、磁式氧分析、化学发光式气体分析仪以及电学方法等十几种。相对而言，属于电学方法的气敏传感器，既能满足实际生活检测中对灵敏度和可靠性的要求，也具有操作简单、使用方便等优势。因此，在现有的各类检测设备中，气敏传感器占有很重要的地位。气敏传感器主要工作原理是气敏元件和气体接触后，发生化学或物理吸附，导致元件表面某种性质（电阻、电导、电压、阻抗等）产生变化，从而将被测气体的成分与含量等相关信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息。气敏传感器敏感元件的性能与敏感材料的种类、结构及制作工艺密切相关，但主要取决于其中敏感材料本身的性质。目前，气敏传感器中使用的气敏材料有金属氧化物、复合氧化物半导体材料和有机高分子等。金属氧化物半导体气敏传感器，作为半导体气敏传感器的一大类，由于具有灵敏度高、响应恢复时间短、原材料来源广泛、成本低廉、制备简单等优点，得到了广泛的应用。以开发新式的半导体气敏传感器为目的，研究气体敏感材料对于气体的检测、报警等有重大的意义[10][11]。因此，在现有的各类检测设备中，气敏传感器占有很重要的地位。 |
|
|
3.Ag的掺杂 贵金属如 Pd、Pt、Au和Ag 具有较强的活性，经常被掺入到气敏材料中来提高金属氧化物气敏传感器的气敏性能[12]。贵金属的加入能在半导体表面形成丰富的活性中心，有利于对反应气体选择性吸附，从而增加反应物浓度；同时贵金属又能提供降低反应激活能的反应途径，提高反应速度，从而改善氧化物半导体气敏的灵敏度、选择性和稳定性。将银与三氧化二铟复合，可以通过复合材料组分间的协同作用，用于高性能传感器的制备。 4.结语 本毕业设计以银和金属氧化物为研究对象，通过热液合成法制备银-氧化铟复合材料[13]，具有不同微结构、高分散的纳米复合材料，并研究复合物微结构与性能之间的联系，对复合体系的结构进行表征并研究其气敏性质 [14]。为了进一步提高气敏传感器的气敏性能，贵金属Ag的掺杂是一种有效和常用的手段，Ag的加入能在半导体表面形成丰富的活性中心，并提供降低反应激活能的反应途径，从而改善氧化物半导体气敏的灵敏度、选择性和稳定性[15]。该论文对它们进行了XRD、Raman、TEM、红外等表征，并着重对其气敏性能进行了研究。通过反应体系及参数的控制，以期获得气敏性能优良的材料。 参考文献 [1]赵俊英.李莹莹.ZHAO Jun-ying.LI Ying-ying 纳米金属银的制备及其应用-广州化工 2013(14) [2] 于兵川，吴洪特，张万忠，等．纳米银的合成研究进展[J]．化工科技市场. 2005(03)：32—36． [3] 唐学红，肖先举等纳米银的制备研究进展[J]．贵州化工 2009，34(06)：25—27 [4] Structural, electrical, and optical properties of p-type ZnO thin films with Ag dopant[J] Hong Seong Kang, Byung Du Ahn, Jong Hoon Kim, Gun Hee Kim, Sung Hoon Lim,Hyun Woo Chang, and Sang Yeol Lee 88, 202108 （2006） [5]韦军 周菊英 李政林等.三氧化二铟的制备及其光催化性能[J].电子元件与材料,2009,28:61-63 [6]E Comini, A Cristalli, G Faglia and G Sberveglieri. Light enhanced gas sensing properties of indium oxide and tin dioxide sensors [J]. Sensor Actuat B-chem, 2000, 65: 260-263. [7] Thomas Waitz, Thorsten Wagner, Tilman Sauerwald, Claus-Dieter Kohl and Michael Tiemann. Ordered Mesoporous In2O3: Synthesis by Structure Replication and Application as a Methane Gas Sensor [J]. Adv Funct Mater, 19 (2009) 653-661. [8]刘秉涛.姜安玺.徐甲强 氧化铟气敏材料的制备与特性-稀有金属材料与工程 2004(10)
[9] T. Wagner ,T. Sauerwald , C.-D. Kohl , T. Waitz , C. Weidmann , M. Tiemann .Gas sensor based on ordered mesoporous In2O3 [J].Thin Solid Films 517 (2009) 6170–6175 [11]吴玉锋.田彦文.韩元山.翟玉春 气体传感器研究进展和发展方向[期刊论文]-计算机测量与控制2003(10) [12]Xiaowei Li, Jiangyang Liu, Hang Guo, Xin Zhou, Chen Wang, Peng Sun, Xiaolong Hu and Geyu Lu. Au@In2O3 core–shell composites: a metal–semiconductor heterostructure for gas sensingapplications[J]RSC Adv., 2015, 5, 545–551 [13]余长林.杨凯.周轶.李立清.YU Chang-lin.YANG Kai.ZHOU Yi.LI Li-qing 一种银掺杂的ZnO/ZnSnO3复合光催化剂的制备及其光催化性能-功能材料 2011(z3) [14]王鑫.于灵敏.范新会.严文.WANG Xin.YU Lingmin.FAN Xinhui.YAN Wen ZnO纳米线掺杂Ag对CO气体气敏特征的影响[期刊论文]-热加工工艺 2011(10) [15]Shuangming Wang, Bingxin Xiao, Tianye Yang, Pan Wang, Chuanhai Xiao, Zhifang Li,Rui Zhao and Mingzhe Zhang.Enhanced HCHO gas sensing properties by Agloaded sunflower-like In2O3 hierarchicalnanostructures.[J]. Mater. Chem. A, 2014, 2,6598. |
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
