碳納米管在氣濕敏傳感器中的應(yīng)用研究.pdf

1、碳納米管是一種新型準(zhǔn)一維納米材料，它特有的結(jié)構(gòu)特征(小尺寸、中空、大比表面積)使其表現(xiàn)出奇異的力學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)，可望在場(chǎng)發(fā)射顯示器件、儲(chǔ)氫、超級(jí)電容器等眾多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。特別是碳納米管豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和高比表面積，使其成為最有前途的氣、濕敏材料之一。本論文研究了碳納米管在濕度和甲醛氣體傳感器中的應(yīng)用。 采用印有叉指金電極的陶瓷襯底，分別用多壁碳納米管和羥基修飾的多壁碳納米管作為敏感薄膜制作了電阻式濕敏元件。測(cè)量了碳納米管濕敏元件的

2、靈敏度、濕滯、響應(yīng)恢復(fù)時(shí)間等濕度特性，發(fā)現(xiàn)元件電阻隨相對(duì)濕度增加而增大，羥基修飾的碳納米管元件靈敏度較未修飾元件增大。分析結(jié)果表明：本實(shí)驗(yàn)中的碳納米管為p型材料，吸附水分子后，水分子中的電子向碳納米管轉(zhuǎn)移，使碳納米管薄膜中載流子濃度降低，導(dǎo)致元件電阻增大；羥基修飾的碳納米管膜，比表面積增大，并含有活性基團(tuán)，使其吸附水分子的能力增強(qiáng)。 將碳納米管作為摻雜劑改善SnO<,2>元件氣敏特性，制作了不同摻雜比例的SnO<,2>旁熱式氣敏

3、元件，測(cè)量了基本的氣敏特性。摻雜碳納米管的SnO<,2>氣敏元件靈敏度高于未摻雜的SnO<,2>元件，其中摻有5％碳納米管的SnO<,2>氣敏元件靈敏度最高，對(duì)甲醛氣體的最低檢測(cè)濃度可以達(dá)到0.05ppm。分析其機(jī)理，碳納米管的摻入一是可能大大提高了SnO<,2>薄膜中有效施主密度，二是增強(qiáng)了SnO<,2>薄膜對(duì)甲醛氣體的吸附能力，二者都使SnO<,2>中電子增多，電阻降低，從而使元件的靈敏度增大。制作了共摻碳納米管和鈀的SnO<,2>