可见光增强二氧化钛常温气敏特性研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 高世安 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-05-29 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 冼爱平 |
| 关键词 | 二氧化钛 溶胶凝胶法 光响应 氧敏 可见光 |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | 半导体气敏材料是材料科学中一个活跃的领域，如何改善材料在室温附近的气敏性能是其中一个重要的研究方向。近年来有学者发现，光照可改善半导体气敏特性。本文选择这一领域为研究背景，重点研究了材料制备工艺与TiO2基气敏膜光响应和光增强氧敏特性之间的相互关系。 本文采用一种新的溶胶-凝胶工艺，以钛酸四丁酯和乙醇胺简单二元系为原料，在金电极上制备了TiO2薄膜。重点考察了烧结温度对光响应的影响，结果表明它对TiO2薄膜的可见光响应和光增强氧敏性能有重要影响。在480nm波长的可见光照射下，当样品在450℃到500℃下烧制时，TiO2薄膜有显著的光响应和光增强氧敏响应；与此相反，当样品在低于400℃或高于500℃烧制时，光响应及光增强氧敏响应几乎消失。热重-差热扫描量热-质谱的分析结果显示，空气中TiO2干凝胶前驱体在400℃到470℃之间加热时，有一个较大的失重（约18 wt.%）；释放的气体经质谱仪检测，主要是H2O和CO2。这一结果揭示TiO2在可见光照射下所显出的光响应及光增强氧敏响应与溶胶-凝胶工艺中不可避免的杂质有关，主要是残余碳或碳氢化合物，当它们大部分被氧化除去时，TiO2薄膜的光响应及光增强氧敏响应最好；讨论中还提出这一过程与TiO2膜中形成微孔结构有关。 此外，本文在上述二元溶胶-凝胶工艺中通过添加聚乙烯吡咯烷酮（PVP），制备了一种多孔的TiO2薄膜。当溶胶体系中单独添加PVP时，制得的TiO2薄膜具有多孔性，并在室温和可见光照射下有明显的氧敏性；当在上述溶胶-凝胶工艺中同时添加PVP和柠檬酸（CA）时，TiO2膜的氧敏性很差。在扫描电镜下观察，单独添加PVP时，烧结后TiO2薄膜是多孔的，而同时添加使用PVP和CA时，TiO2薄膜具有致密而连续的微观形貌。文中对这种多孔膜结构与TiO2基气敏膜光响应和光增强氧敏特性之间的相互关系进行了讨论。 最后研究了贵金属Pd掺杂的TiO2，用多元醇还原的方法制备了一种TiO2纳米膜。在这一方法中用Pd(acac)2作Pd源，乙二醇作还原剂，TiO2纳米粉末（Degussa P25）作载体。样品用TEM、XPS和FSEM等技术对其微观结构和化学状态进行了观察和测量。结果表明：经乙二醇的还原，纳米Pd高度地分散沉积在TiO2颗粒表面；以此为原料制膜，在不同的温度下烧结后，在可见光照射下测量了PdO/TiO2膜的光响应和光增强氧敏特性。结果显示，这种TiO2膜的光响应和光增强氧敏特性明显受烧结温度影响。350℃下烧制样品的性能要明显优于550℃烧制的样品。XPS测定显示350℃下烧制样品中的Pd以氧化物的形式存在。讨论中提出一种观点，认为高温烧结时PdO受热分解成为金属Pd是造成这一现象的原因。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 91 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/16907]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 高世安. 可见光增强二氧化钛常温气敏特性研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。