【摘 要】
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二氧化氮是一种有毒气体,其主要来自于汽车尾气排放、重工业等。大量二氧化氮存在于空气中,在污染大气的同时导致酸雨、光化学烟雾等环境污染现象。近年来,作为重要大气污染源的二氧化氮的准确可靠检测日益引起人们的重视,从而产生了对高性能气敏传感器的迫切需求。发展高性能气敏传感器,必须提升气敏传感器的各项性能参数,包括灵敏度、选择性、稳定性、工作温度、响应/恢复时间等。本论文针对气体传感器目前的研究与发展趋势
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二氧化氮是一种有毒气体,其主要来自于汽车尾气排放、重工业等。大量二氧化氮存在于空气中,在污染大气的同时导致酸雨、光化学烟雾等环境污染现象。近年来,作为重要大气污染源的二氧化氮的准确可靠检测日益引起人们的重视,从而产生了对高性能气敏传感器的迫切需求。发展高性能气敏传感器,必须提升气敏传感器的各项性能参数,包括灵敏度、选择性、稳定性、工作温度、响应/恢复时间等。本论文针对气体传感器目前的研究与发展趋势,研究制备了层状双金属氢氧化物基气敏传感器,获得了高灵敏度、快响应恢复特性及低检测极限的优良气体敏感特性,可用于对低浓度二氧化氮的选择性室温检测。采用水热法,系统研究了形成良好二维花状形貌的ZnAl-LDHs的优化工艺条件,实现了ZnAl-LDHs的可控制备。进一步从两个方面对ZnAl-LDHs进行性能改性:一方面,在水热过程中引入铟源实现In3+插层的层状双金属氢氧化物,In3+插层引起层状双金属化物的缺陷空位,有助于气体分子的吸附进而提升气敏性能;另一方面,通过精确控制铟源浓度,成功制得了In（OH）3颗粒均匀修饰的In（OH）3@ZnAl In-LDHs。所获得的In（OH）3@ZnAl In-LDHs为三维（3D）层次结构,离散的In（OH）3纳米颗粒附着在纳米片表面上。分层的ZnAl In-LDHs所具有的松散3D骨架利于气体扩散,同时,LDHs纳米片表面In（OH）3纳米修饰可诱导异质结效应,进一步增强气敏响应。气敏测试表明,与单一组分相比,In（OH）3@ZnAl In-LDHs纳米复合材料对NO2更高的敏感响应和快速的动态特性。在室温下,In（OH）3修饰的ZnAl In-LDHs可以响应2.5 ppb的超低浓度NO2,响应率为35.4%。In（OH）3@ZnAl In-LDHs纳米复合材料的显著增强的传感响应可能归因于其独特的分层结构,层内In掺杂以及LDHs-In（OH）3之间的异质结效应。此外本论文还通过构建相应的气敏模型对以上复合传感器的气敏机理进行了详细阐述。
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