您的位置: turnitin查重官网> 工程 >> 材料工程 >谈述稀土掺杂中空氧化铟纳米材料制备与其气敏性能

谈述稀土掺杂中空氧化铟纳米材料制备与其气敏性能

收藏本文 2024-04-07 点赞:5581 浏览:13812 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:氧化铟半导体传感器因其优异的气敏性能,已广泛的运用于目标气体的监测和报警中。半导体纳米材料的形貌、结构和组成直接影响着材料的性能,本论文中采取硬模板法合成了具有中空结构的氧化铟纳米材料,再对其进行稀土元素掺杂,以提升氧化铟气敏材料的性能。论文的主要工作内容如下:1、以葡萄糖为原料水热法合成不同尺寸的碳球,再以此为硬模板制备了不同形貌的氧化铟纳米球,并测试了其对乙醇的气敏性能,结合气敏机理探讨了气敏元件性能差别的理由。结果表明:直径约为300nm的氧化铟空心球对乙醇的气敏性能最高,理由可能是其具有高的比表面积(43.704m~2/g)和多孔结构,可提供更多的活性位点,有利于增强气体与表面的相互作用。2、以碳球为模板合成了稀土元素(RE=Er、La、Yb、Ce、Y、Eu)掺杂的中空氧化铟纳米球,探讨了其对乙醇的气敏性能。结果显示Er~(3+)、La~(3+)和Yb~(3+)的掺杂显著提升了氧化铟气敏元件对乙醇气体的灵敏度,其中Er~(3+)、La~(3+)的掺杂降低了元件的工作温度,并且所制备的稀土掺杂氧化铟气敏元件具有较短的响应/恢复时间,对乙醇具有高的选择性和较好的稳定性。结合乙醇气敏机理和XPS数据解释其气敏性能提升的理由,可能为Er~(3+)、La~(3+)、Yb~(3+)的掺杂使得氧化铟出现了大的晶格变形,以及与In~(3+)之间的电子相互作用,使得材料表面有着着更多的吸附氧可以参与到与乙醇的反应中,以而提升了气敏元件对乙醇的响应。3、以碳球为模板合成了不同铒掺杂量的中空氧化铟纳米球,探讨了铒的掺杂量对乙醇气敏性能的影响,结果显示5.0mol%掺杂量的Er-In2O3对乙醇气体的响应最高,并且所制备的气敏元件对乙醇体现出好的选择性。关键词:纳米材料论文氧化铟论文空心球论文稀土掺杂论文气敏性能论文

    摘要4-6

    ABSTRACT6-15

    第一章 绪论15-35

    1.1 纳米材料概述15

    1.2 中空纳米材料及其制备策略15-25

    1.2.1 模板法15-23

    1.2.1.1 硬模板法16-19

    1.2.1.2 软模板法19-23

    1.2.1.3 双模板法23

    1.2.2 水热/溶剂热法23-24

    1.2.3 溶胶凝胶法24-25

    1.3 氧化铟半导体气敏材料25-32

    1.3.1 氧化铟的性质与运用25-26

    1.3.2 氧化铟纳米材料的制备策略26-28

    1.3.2.1 气相沉积法26

    1.3.2.2 溶胶凝胶法26-27

    1.3.2.3 水热/溶剂热法27-28

    1.3.2.4 模板法28

    1.3.3 氧化铟的气敏性能与机理28-31

    1.3.3.1 对氧化性气体的气敏性能与机理29-30

    1.3.3.2 对还原性气体的气敏性能与机理30-31

    1.3.4 掺杂对氧化铟气敏性能的影响31-32

    1.4 本论文探讨的目的、作用和主要内容32-35

    1.4.1 本论文探讨的目的和作用32-33

    1.4.2 本论文探讨的主要内容33-35

    第二章 中空氧化铟纳米球的制备及其气敏性能探讨35-61

    2.1 实验部分35-40

    2.1.1 实验试剂与仪器35-36

    2.1.2 模板碳球的制备36

    2.1.2.1 高压反应釜法制备碳球36

    2.1.2.2 微波水热法制备碳球36

    2.1.3 中空氧化铟纳米球前驱体的制备36

    2.1.4 中空氧化铟纳米球的制备36-37

    2.1.5 中空氧化铟纳米球的气敏性能测试37

    2.1.6 样品的表征策略37-38

    2.1.7 气敏性能的测试策略和原理38-40

    2.1.7.1 气敏元件的制作38-39

    2.1.7.2 气敏性能测试系统的组成和原理39-40

    2.2 中空氧化铟纳米球的表征及其气敏性能探讨40-59

    2.2.1 模板碳球的表征40-47

    2.2.1.1 实验参数对高压反应釜法制备碳球的影响40-43

    2.2.1.2 实验参数对微波水热法制备碳球的影响43-44

    2.2.1.3 模板碳球的形成机理44-47

    2.2.2 中空氧化铟纳米球前驱体的表征47-50

    2.2.2.1 中空氧化铟纳米球前驱体的组成47-48

    2.2.2.2 中空氧化铟纳米球前驱体的热稳定性48-49

    2.2.2.3 中空氧化铟纳米球前驱体的形貌49-50

    2.2.3 中空氧化铟纳米球的表征50-54

    2.2.3.1 中空氧化铟纳米球的晶体结构50-51

    2.2.3.2 中空氧化铟纳米球的形貌51-53

    2.2.3.3 中空氧化铟纳米球的形成历程53-54

    2.2.4 中空氧化铟纳米球的气敏性能探讨54-59

    2.2.4.1 气敏元件的灵敏度和工作温度54-55

    2.2.4.2 气敏元件的响应/恢复时间55-56

    2.2.4.3 气敏元件的选择性和稳定性56-57

    2.2.4.4 中空氧化铟气敏元件对乙醇的气敏机理57-59

    2.3 本章小结59-61

    第三章 稀土掺杂中空氧化铟纳米球的制备及其气敏性能探讨61-79

    3.1 实验部分61-63

    3.1.1 实验试剂与仪器61-62

    3.1.2 稀土掺杂中空氧化铟纳米球的制备62

    3.1.3 稀土掺杂中空氧化铟纳米球的气敏性能测试62

    3.1.4 不同铒掺杂量的中空氧化铟纳米球的制备62-63

    3.1.5 不同铒掺杂量的中空氧化铟纳米球的气敏性能测试63

    3.1.6 样品的表征策略63

    3.2 稀土掺杂中空氧化铟纳米球的表征及其气敏性能探讨63-77

    3.2.1 稀土掺杂中空氧化铟纳米球的表征63-68

    3.2.1.1 稀土掺杂中空氧化铟纳米球的晶体结构和组成63-67

    3.2.1.2 稀土掺杂中空氧化铟纳米球的形貌和尺寸67-68

    3.2.1.3 稀土掺杂中空氧化铟纳米球的形成历程68

    3.2.2 稀土掺杂中空氧化铟纳米球的气敏性能探讨68-74

    3.2.2.1 气敏元件的灵敏度和工作温度69-71

    3.2.2.2 气敏元件的响应/恢复时间71-72

    3.2.2.3气敏元件的选择性和稳定性72-73

    3.2.2.4 稀土掺杂氧化铟气敏元件对乙醇的气敏机理及其气敏性能差别理由73-74

    3.2.3 不同铒掺杂量的中空氧化铟纳米球的表征74-76

    3.2.3.1 不同铒掺杂量的中空氧化铟纳米球的晶体结构74-75

    3.2.3.2 不同铒掺杂量的中空氧化铟纳米球的形貌和尺寸75-76

    3.2.4 不同铒掺杂量的中空氧化铟纳米球的气敏性能探讨76-77

    3.3 本章小结77-79

    第四章 结论79-81

copyright 2003-2024 Copyright©2020 Powered by 网络信息技术有限公司 备案号: 粤2017400971号