WO3多孔膜微結構參數(shù)的提取及其對苯系物的選擇性研究.pdf

1、近年來,氣體檢測與人們的日常生活和工作的關系越來越密切,例如室內(nèi)環(huán)境中有毒有害氣體的檢測、工業(yè)生產(chǎn)中易燃易爆氣體濃度水平的監(jiān)控、大氣污染監(jiān)測等。金屬氧化物半導體(MOS)氣敏傳感器是一種能感知環(huán)境中某種氣體及其濃度的一種裝置或器件,它能將與氣體種類和濃度有關的信息轉(zhuǎn)換成電信號,根據(jù)電信號的強弱以及模式來獲得與待測氣體在環(huán)境中存在情況有關的信息,從而進行檢測、監(jiān)控、分析、報警。相對于其他傳統(tǒng)的氣體分析手段,MOS氣敏傳感器其具有分析快速、

2、易操作、結構簡單、便于攜帶、成本低、靈敏度高等優(yōu)點,目前已廣泛應用于食品質(zhì)量檢測、環(huán)境監(jiān)測、重工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、航空航天等各種氣體檢測領域。
　　MOS氣敏傳感器雖已被廣泛應用,實際應用時卻面臨靈敏度不高、選擇性差等問題。MOS氣敏傳感器的性能很大程度上由氣敏材料的性能決定,而氣敏材料的性能在很大程度上受制于其微觀結構,不管是通過控制制造工藝、還是進行摻雜等方法,其目的都在于調(diào)節(jié)敏感材料的微觀結構,從而改變材料的各項氣敏性能。因

3、而,氣敏材料科學發(fā)展的一個重要組成部分就是找出靈敏度、選擇性與材料微觀結構間的相互關聯(lián)機制,從而達到控制微觀結構、改善氣敏性能的目的。
　　利用導電模型探究材料結構與性能之間的關系是一種行之有效的定量研究方法。本文基于課題組提出的多孔材料導電模型,對材料在不同環(huán)境下的I-V曲線進行多參數(shù)擬合提取微結構參數(shù),研究材料微結構參數(shù)與其靈敏度和選擇性之間的關系,探究其作用機理。全文主要研究了燒結頸對WO3多孔膜靈敏度的影響及WO3對苯、甲

4、苯、二甲苯這三種苯系物的選擇性。
　　實驗結果發(fā)現(xiàn),燒結溫度的不同會改變材料內(nèi)的燒結頸含量,燒結頸的含量直接影響材料的靈敏度,燒結頸含量越高的材料,其靈敏度越高;將燒結頸分成三類:寬頸、窄頸和閉頸,其中,窄頸對材料敏感度貢獻最大,起到了類似開關效應的作用,寬頸次之,閉頸最小。對600℃燒結的WO3進行進一步的氣敏測試發(fā)現(xiàn),其對苯系物的響應有明顯的選擇性,從測試氣體的化學結構如官能團的角度解釋了對苯、甲苯、二甲苯響應的差異性,認為W