1. 研究目的与意义(文献综述)
在医药生产,化学化工,生活和环境监测等诸多领域会产生许多易燃易爆,有毒有害的气体。因此,对这些气体的检测,报警显得尤为重要。一个性能优异的气体传感器是保障安全的关键一环。金属氧化物当与气体分子反应时会使电阻改变而被广泛使用于气体传感器。这些传感器制作简单,成本低廉,对不同气体的响应区别并不明显[1]。如:sno2,wo3,in2o3,zno。但是对于这些金属氧化物气敏材料存在着选择性不单一,工作温度较高,灵敏度不高,响应时间和和恢复时间较长,传感器易损坏,寿命较短的缺点。
moo3是钼酸的酸酐,是一种宽禁带的金属氧化物半导体,禁带宽度为2.4-2.9 ev,是一种很有前景的气敏材料[2],moo3三种常见物相:单斜相、六方相和正交相。这三种结构基本单元均是畸变的[moo6]八面体,且前两者是不稳定相,正交相是稳定相。其中,单斜相moo3是亚稳态(β-moo3),属于reo3结构,在β-moo3中,八面体之间通过共顶点连接形成三维立体结构。正交相是热稳定性良好的α-moo3。α-moo3是典型的层状结构,由畸变的moo6八面体在[100]方向上共顶连接,在[001]方向上共边连接,形成平行于(010)面的层状结构。层之间通过微弱的范德华力作用结合在一起[3]。正交相moo3这种独特的层状结构使活性位点增加,有利于气体的吸附和脱附,导致其在太阳能光电,气敏传感,光致变色和电致变色领域有广泛应用。
一维纳米材料是在空间上有两维在纳米尺度上,另一维是宏观尺度的新型材料。当前对一维moo3纳米材料研究主要集中在纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带等。一维moo3纳米材料有高比表面积,能增大材料与气体的接触面积,有利于目标气体的吸附与脱附;电子沿轴线传输,显著提升电子在材料的扩散速率;一维纳米材料表面暴露了大量的氧原子,即暴露了大量的活性位点,使材料的气敏特性显著提高;便于制成灵巧器件,一维纳米材料较薄膜材料更易于集成化,且不易破损,安全性更高[4]。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备:以乙酰丙酮钼,浓硝酸和钛酸四丁酯为原料,利用水热法制备α- moo3纳米带。
材料表征:通过xrd、sem、eds等测试技术对α- moo3纳米带的晶体结构,物相,形貌和元素组成等进行表征分析,并组装成气敏原件,测试其气敏性能。
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,确定切实可行实验技术路线,了解相关结构和性能的测试方法;撰写开题报告,开题答辩;
6-9周 材料制备和结构表征;
4. 参考文献(12篇以上)
[1] trofim v, cretu v, lupan o, et al. properties of moo3 nanostructures grown via thermal oxidation[c]//the 2nd international conference on nanotechnologies and biomedical engineering, chisinau, republic of moldova. 2013.
[2] rahmani m b, keshmiri s h, yu j, et al. gas sensing properties of thermally evaporated lamellar moo3[j]. sensors and actuators b: chemical, 2010, 145(1): 13-19.
[3] lou x w, zeng h c. hydrothermal synthesis of α-moo3 nanorods via acidification of ammonium heptamolybdate tetrahydrate[j]. chemistry of materials, 2002, 14(11): 4781-4789.
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