犧牲CNTs模板原位合成金屬氧化物類納米線網絡結構及其氣敏性能研究.pdf

1、近年來，人們日益追求舒適、美觀的室內辦公和居住環(huán)境，與此同時，室內空氣污染問題也日益嚴重。金屬氧化物氣敏傳感器，作為一種便宜的氣體檢測手段，得到了廣泛的關注和研究。但是，金屬氧化物的氣體敏感性能強烈地依賴于其微觀形態(tài)結構，且具有廣譜性--只能區(qū)分某一類別的氣體，而不能鑒定出氣體種類，即選擇性差。這就限制了金屬氧化物氣敏傳感器的實際應用。雖然，研究者們?yōu)榱颂嵘饘傺趸锏臍怏w敏感性能，開發(fā)出了各種特殊的形態(tài)結構；但是，傳統(tǒng)的器件封裝制造方

2、法把材料制備和器件制造分離開來，導致材料的優(yōu)異形態(tài)結構在器件制造過程被破壞，而使優(yōu)異形態(tài)結構的作用得不到有效發(fā)揮。本文針對如何保證材料優(yōu)異形態(tài)結構在器件封裝制造過程中不被破壞這一問題，提出了一種材料-器件一體化制備新技術，在傳感器表面原位合成具有特殊形態(tài)結構的金屬氧化物，并以此提高傳感器的氣體敏感性能。
　　通過自主設計的材料-器件一體化制備新技術--犧牲碳納米管（CNTs）模板結合絲網印刷和微滴注的原位合成法（SPMIC法），直

3、接在平板器件表面原位合成了類納米線網絡結構（nanowire-like network）的In2O3。所制得的具有類納米線網絡結構的In2O3器件，在300℃時，對100ppm甲醛（HCHO）的響應值高達63.5，相對于顆粒結構參照In2O3器件，提升了30多倍。通過顯微結構比較分析，發(fā)現：氣體敏感性能的提升主要是In2O3類納米線網絡結構的特殊多孔結構的作用，具體包括高的比表面積，疏松多孔結構有利于氣體擴散與反應以及網絡結構骨架使顆粒

4、不易團聚等原因。
　　同時，SPMIC法還具有實現定點定成分制備的潛力。對此也作了初步的探討。通過SPMIC法，在平板器件表面原位制造出由四個器件構成的陣列，這四器件分別是具有類納米網絡結構的ZnO、Co3O4、In2O3和SnO2器件，即實現了定點定成分制造。所得的器件陣列上各器件也具有較好的氣體敏感性能。更進一步，通過主成分分析法（PCA）研究了所得陣列的氣體選擇性，發(fā)現：由類納米網絡結構的ZnO、Co3O4、In2O3和Sn