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随着社会的发展与人类生活水平的提高,气敏传感器的应用越来越广。金属氧化物气敏传感器具有成本低廉、灵敏度较高、响应信号相对简单以及较易微型化等优点,因此被广泛应用于有毒有害气体、工业尾气以及可爆可燃气体的检测中。在对气体的检测过程中,气敏响应是评价金属氧化物敏感材料优劣的一大标准。 提高金属氧化物气敏响应主要有两种方式:一是选择优质的气敏材料或者挖掘新的气敏材料,二是通过改变测试条件(比如调控光、热、力等外在条件)来激发金属氧化物材料潜在气敏性能。而寻找优质的气敏材料以及探索它们的敏感机理是气敏传感器的发展过程中最重要的环节。 本论文立足于对金属氧化物材料高通量的筛选,挑选出气敏性能优异的气敏材料。具体过程主要包括材料平行合成与高通量筛选。首先利用两种成膜方式(丝网印刷技术和微滴预混转印装置)制备了两种不同的材料体系:一是WO3,SnO2二元表面改性体系(72种表面修饰的材料);二是SnO2-WO3-Co3O4三元复合体系(45种三元复合的材料)。再利用实验室自主研发的泵吸式气味分析仪网络对所制备的材料体系进行性能表征,找出气敏性能优异的材料点。然后定义了恒温测试敏感度的最大值以及程序降温下敏感度的最大值。随后利用程序降温下敏感度的最大值对材料进行聚类分析。上述实验能直观地说明改性元素和化合物组成比例对气体传感器性能的影响。 此外,针对于程序降温过程中的敏感度远大于恒温测试的敏感度这种现象,将使用程序降温手段来改善金属氧化物材料的气敏性能。首先定义了平衡化学吸附氧和累积化学吸附氧,然后依据n,p类材料对还原性气体的稳态气敏性能差异选择了两种简单的、不同类型的、常见的金属氧化物n-SnO2,p-Co3O4,使用恒温测试以及程序降温测试的方式,讨论了它们在气敏性能及化学吸附氧这两方面的差异。这使对程序降温下金属氧化物的气敏性能有更深的了解。