基于多孔TiO2納米材料甲醛氣體傳感器的研究.pdf

1、甲醛是一種主要的室內(nèi)污染氣體，主要來源于室內(nèi)裝潢材料，建筑材料以及紡織品。近年的研究表明，甲醛可誘發(fā)的癌癥數(shù)量達(dá)到十余種。因此，對(duì)甲醛的檢測(cè)越來越受到重視。其中半導(dǎo)體氧化物傳感器由于工作原理簡(jiǎn)單、響應(yīng)大、制作簡(jiǎn)易、成本低而廣泛受研究人員關(guān)注。但是多數(shù)半導(dǎo)體氧化物傳感器通常在200-400℃時(shí)才對(duì)ppm級(jí)的甲醛有明顯的響應(yīng)。最近，采用納米顆?；蚨嗫准{米結(jié)構(gòu)的敏感材料和紫外線照射激發(fā)傳感器的活性以降低傳感器的工作溫度成為主要的研究方向。

2、r>　　本文采用兩步法制備了具有納孔結(jié)構(gòu)的TiO2。首先利用電化學(xué)氧化生成的有序TiO2納米管陣列，然后將得到的TiO2納米管陣列熱處理并進(jìn)行手工研磨，從而得到具有多孔結(jié)構(gòu)的TiO2粉末，并對(duì)TiO2納米材料進(jìn)行XRD、SEM、TEM、BET和XPS表征。基于所得材料，制備了以Al2O3陶瓷為襯底的電阻型甲醛傳感器。測(cè)試研究了其響應(yīng)靈敏度，選擇性，穩(wěn)定性，響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間及傳感器對(duì)甲醛的響應(yīng)機(jī)理;探索了濕度和O2對(duì)氣敏響應(yīng)的影響。通過對(duì)不同

3、甲醛濃度下的阻抗譜分析，采用CPE和Warburg元件建立了傳感器的一種等效電路模型，討論了不同粒子在響應(yīng)過程中所起的作用。分別采用直流和交流測(cè)試法，在室溫下測(cè)量了傳感器樣品在10 ppm-50 ppm甲醛濃度范圍內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，交流阻抗響應(yīng)信號(hào)比直流電阻信號(hào)要更加穩(wěn)定。初步分析認(rèn)為:相對(duì)于直流測(cè)試，在交流電壓下，來自氧化物表面所附著的H2O離解的質(zhì)子(H+)在電極和氧化界面引起的極化勢(shì)壘得到了有效的抑制，從而提高了所測(cè)傳感