单根钒氧化物纳米线器件设计与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

现代生活中排放的气体日益增多，这些气体有许多易燃、有毒气体，对人们的生产和生活造成了很大的危害，因此，迫切需要新型的气体传感器对其检测。现如今，人们对气体传感器的要求越来越高，如灵敏度、快速响应、体积小、便于携带等。因此，对气敏传感器材料器件的组装工艺要求也越来越高。

目前，对纳米气敏传感器的研究主要集中在两个方向：一是利用敏感材料在某种特殊气体中的电导变化来制作气敏传感器。另外，为了增强气敏传感器的选择性，提高其灵敏度，降低其工作温度，在这些纳米敏感材料中加入了某些贵重金属纳米颗粒（铂和钯等）。二是利用材料对气体的吸附作用使其宏观电阻发生变化来制作气敏传感器。这其中尤以碳纳米管最为突出。碳纳米管在1991年被发现，由于其具有许多独特的性质引起了人们的极大兴趣，得到了广泛的科学研究。多壁碳纳米管作为碳纳米管的一种具有比单壁更好的吸附特性, 其吸附的气体分子与碳纳米管发生相互作用, 改变其费米能级从而引起了其宏观电阻的较大变化。利用其电阻变化来检测气体成分这一原理可以制作气敏传感器。美国科学家已将由微小的碳纳米管感应材料构成的纳米气敏传感器应用于监测太空飞船中的微量气体。

纳米气敏传感器具有常规传感器不可替代的优点：纳米固体材料具有庞大的界面，提供了大量气体通道，从而大大提高了灵敏度；工作温度大大降低，大大缩小了传感器的尺寸。目前研究的单壁碳纳米管合成时是金属性质管和半导体性质管的混合物，目前的制备方法尚不能完全生成半导体纳米管；多壁碳纳米管制作的气敏传感器，虽然可在室温下工作，可是怎么在复杂的气体环境中使传感器具有选择性却是亟待解决的问题。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

半导体材料因其具有丰富的物理化学特性一直是研究的热点之一，其中钒氧化物由于其多样的价态和特殊的晶体与电子结构特性，使其电化学、光电子、和催化领域具有重要的应用价值，钒氧化物一维纳米材料巨大的比表面积，高的表面活性，使其对外界环境非常敏感，因此在气体传感器方面具有很大的应用前景。气体感器技术的主要发展方向之一是实现传感器的集成化、微型化与智能化，开发具有功能化的纳米微器件成为了新研究的方向，对单根纳米线器件的研究显得尤为重要，为气体传感器的进一步发展带来了新的契机。

2.2 研究目标

3. 研究计划与安排

1~2周 文献调研，翻译英文文献；

3~5周 整理资料，在任务书的基础上，设计研究方案，确定切实可行的实验技术路线，了解相关的结构和性能的测试方法；撰写开题报告，开题答辩；

6~8周 材料制备和结构表征；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] hu b, chen w，zhou j. high performance flexible sensor based on inorganic nanomaterials[j]. sensors and actuators b: chemical, 2013, 176: 284-290.

[2] jin w, yan s l, an l, et al. enhancement of ethanol gas sensing response based on ordered v₂o₅ nanowire microyarns[j]. sensors and actuators b: chemical, 2015, 206: 284-290.

[3] chen d j, lei s, chen y q. single polyaniline nanofiber field effect transistor and its gas sensing mechanisms[j]. sensors, 2011, 11: 6509-6516.