犧牲CNTs模板原位合成金屬氧化物類(lèi)納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其氣敏性能研究.pdf

1、近年來(lái)，人們?nèi)找孀非笫孢m、美觀(guān)的室內(nèi)辦公和居住環(huán)境，與此同時(shí)，室內(nèi)空氣污染問(wèn)題也日益嚴(yán)重。金屬氧化物氣敏傳感器，作為一種便宜的氣體檢測(cè)手段，得到了廣泛的關(guān)注和研究。但是，金屬氧化物的氣體敏感性能強(qiáng)烈地依賴(lài)于其微觀(guān)形態(tài)結(jié)構(gòu)，且具有廣譜性--只能區(qū)分某一類(lèi)別的氣體，而不能鑒定出氣體種類(lèi)，即選擇性差。這就限制了金屬氧化物氣敏傳感器的實(shí)際應(yīng)用。雖然，研究者們?yōu)榱颂嵘饘傺趸锏臍怏w敏感性能，開(kāi)發(fā)出了各種特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)；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(kāi)來(lái)，導(dǎo)致材料的優(yōu)異形態(tài)結(jié)構(gòu)在器件制造過(guò)程被破壞，而使優(yōu)異形態(tài)結(jié)構(gòu)的作用得不到有效發(fā)揮。本文針對(duì)如何保證材料優(yōu)異形態(tài)結(jié)構(gòu)在器件封裝制造過(guò)程中不被破壞這一問(wèn)題，提出了一種材料-器件一體化制備新技術(shù)，在傳感器表面原位合成具有特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)的金屬氧化物，并以此提高傳感器的氣體敏感性能。
　　通過(guò)自主設(shè)計(jì)的材料-器件一體化制備新技術(shù)--犧牲碳納米管（CNTs）模板結(jié)合絲網(wǎng)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(lèi)納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（nanowire-like network）的In2O3。所制得的具有類(lèi)納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的In2O3器件，在300℃時(shí)，對(duì)100ppm甲醛（HCHO）的響應(yīng)值高達(dá)63.5，相對(duì)于顆粒結(jié)構(gòu)參照In2O3器件，提升了30多倍。通過(guò)顯微結(jié)構(gòu)比較分析，發(fā)現(xiàn)：氣體敏感性能的提升主要是In2O3類(lèi)納米線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特殊多孔結(jié)構(gòu)的作用，具體包括高的比表面積，疏松多孔結(jié)構(gòu)有利于氣體擴(kuò)散與反應(yīng)以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)骨架使顆粒

4、不易團(tuán)聚等原因。
　　同時(shí)，SPMIC法還具有實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定成分制備的潛力。對(duì)此也作了初步的探討。通過(guò)SPMIC法，在平板器件表面原位制造出由四個(gè)器件構(gòu)成的陣列，這四器件分別是具有類(lèi)納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的ZnO、Co3O4、In2O3和SnO2器件，即實(shí)現(xiàn)了定點(diǎn)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(jìn)一步，通過(guò)主成分分析法（PCA）研究了所得陣列的氣體選擇性，發(fā)現(xiàn)：由類(lèi)納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的ZnO、Co3O4、In2O3和Sn