电阻型PdNi合金氢气传感器开题报告

1.1背景：目前氢气传感器的研究工作多集中于各类氧化物纳米敏感材料的微结构调控对其氢敏性能的影响，这一方面的研究虽然论文成果非常丰富，但是真正在产业中获得应用的非常少。

1.2目的：本项目拟在前期研究基础上利用磁控溅射制备具有特定组分的PdNi合金薄膜，研究合金薄膜中Ni含量以及晶粒尺寸等参数对其氢敏性能的影响。

1.3意义：本研究有望发展出能够真正在产业中获得应用的PdNi合金氢气传感器，可为氢能源的推广和普及提供安全保障，有重大经济和社会效益。

2.1 研究内容主要包含以下七部分：

（1）Pd/Ni合金薄膜的制备

（2）Pd/Ni合金薄膜厚度和沉积速率表征

（3）Pd/Ni合金薄膜晶粒尺寸表征

（4）Pd/Ni合金薄膜组分表征

（5）Pd/Ni合金薄膜对氢气的灵敏度测试

（6）Pd/Ni合金薄膜对氢气的稳定性测试

（7）沉积温度和压强对Pd/Ni合金薄膜氢敏性能的影响

2.2 预期目标

（1）明确PdNi合金薄膜的制备方法以及表征

（2）测试出较为合适的PdNi合金对氢气的灵敏度和稳定性

（3）理清沉积温度、压强、Pd膜厚度等结构参数对氢敏性能的影响

（4）设计并搭建完成1套氢气传感器测试装置和1套氢传感器使用环境模拟装置

3.1研究方法：

周期性纳米结构使用力学方法制备，Pd膜沉积使用直流溅射沉积，使用AFM和台阶仪表征材料的形貌和衬底的结合结构，使用XRD表征Pd膜的晶体结构，使用SEM表征纳米凸凹结构和Pd膜的表面形貌，使用自建氢气传感器测试和演示装置表征和演示氢敏性能。

3.2研究步骤：

（1） 通过《中国知网》《百度学术》检索相关文献，熟悉研究领域。

（2） 根据参考文献制定具体研究细节。

（3） 使用直流溅射衬底Pd膜。

（4） 测定不同角度下的沉积速率。

（5） 自建氢气传感器测试系统，并测试传感器的氢敏性能。

（6） 根据测试结果优化传感器结构和氢敏薄膜沉积参数。

（7） 自建氢传感器使用环境模拟装置实测氢气传感器探测效果。

（8） 总结规律，攥写毕业论文。

1. Feng, Y. and M. Wang. Micro hydrogen sensor based on Pd-Agnanofilm[J]. Rare Metal Materials and Engineering, 2006. 35: 25-28.

2. Lee, E., et al. Hydrogen gas sensing performance of Pd-Nialloy thin films[J]. Thin Solid Films, 2010. 519(2): 880-884.

3. Maier, R.R.J., et al. Palladium-based hydrogen sensing formonitoring of ageing materials[J]. Measurement Science Technology,2006. 17(5): 1118-1123.

4. Nugroho, F.A.A., et al. Universal scaling and design rulesof hydrogen-induced optical properties in Pd and Pd-alloy nanoparticles[J].ACS Nano, 2018. 12(10): 9903-9912

5. Sharma, B. and J.S. Kim. Pd/Ag alloy as an application forhydrogen sensing[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2017. 42(40):25446-25452.

6. Zhao, Z. and M.A. Carpenter, Annealing enhanced hydrogenabsorption in nanocrystalline Pd/Au sensing films[J]. Journal of AppliedPhysics, 2005. 97(12): 124301.

1. 2022年3月1日-3月5日，教师下发毕业论文任务书后，了解所选论题的状况和要求。

2. 2022年3月1日-3月12日，学生提交开题报告等材料（开题报告、外文翻译等），指导教师审核开题报告。

3. 2022年3月15日-6月4日，毕业论文写作，学生按开题报告撰写论文。

4. 2022年4月19日-4月30日，中期检查，学生汇报课题进展情况，回答教师提问。各系进行自查，并配合教务处论文中期检查。

5. 2022年5月10日-5月21日，完成论文初稿，指导教师批阅论文，提出修改意见。

6. 2022年5月24日6月4日，论文定稿，经指导老师批阅，达到质量要求后定稿。

7. 2022年5月31日-6月11日，毕业论文评阅，经指导老师批阅，达到质量要求后定稿。

8. 2022年6月7日-6月18日，论文答辩与评分，学生答辩，答辩委员会提出终审意见，确定成绩。

9. 2022年6月14日-6月25日，结束工作，整理材料，做好总结，上报教务处，结束工作。