微液滴注法制备掺杂气体传感器及其气敏性能研究开题报告

全文总字数：4841字

1. 研究目的与意义（文献综述）

现代社会经济飞速发展的同时，石化、汽车领域带来的大气污染问题愈加严重；食品安全和医疗卫生领域对可燃、有毒、有害气体的检测和监控也提出了越来越高的要求；例如挥发性有机物（丙酮等）是化工产业常用原料，若人体过量吸入，将导致呼吸道刺激乃至中枢神经系统受损。

同时，丙酮气体也具有可燃性，对安全生产造成了极大的威胁。

气体传感器可以检测特定气体的成分及含量，然后将气体信号转化为电信号，应用前景较大；根据气敏特性可将气体传感器分为半导体式、固体电解质式、电化学式、接触燃烧式、光学式和热导式等类型。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 内容与目标：材料制备：采用化学沉淀法制备zno，以其为原料烧结得到zno厚膜，采用微液滴注法对其进行离子掺杂，经二次烧结后得到平板型厚膜气体传感器，老化三天后进行测试分析。

材料表征：对传感器进行了可挥发有机物（vocs）：乙醇，丙酮，苯及乙酸的敏感性能检测，通过xrd、fesem等表征技术对其形貌结构及元素构成进行分析。

研究目标：掌握传感器制备方法及微滴掺杂工艺；进行性能测试及表征，分析气敏性能提高的机理。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，完成传感器制备。

第8－11周：气敏性能测试、sem、xrd分析。

4. 参考文献（不低于12篇）

【1】 Ananya Dey. Semiconductor metal oxide gas sensors: A review [J]. Materials Science Engineering B, 2018, 229:206-217.【2】 Wenlong Zhang, Bin Yang, Jingquan Liu, et al., Highly sensitive and low operating temperature SnO2 gas sensor doped by Cu and Zn two elements [J]. Sensors and Actuators B, 2017, 243:982-989.【3】 Hayder J. Al-Asedy, Noriah Bidin, Shuruq A. Al-khafaji, et al., Sol-gel grown aluminum/gallium co-doped ZnO nanostructures: Hydrogen gas sensing attributes [J]. Materials Science in Semiconductor Processing, 2018, 77:50-57.【4】 R. Lontio Fomekong, H.M. Tedjieukeng Kamta, J. Ngolui Lambi, et al., A sub-ppm level formaldehyde gas sensor based on Zn-doped NiO prepared by a co-precipitation route [J]. Journal of Alloys and Compounds, 2018, 731:1188-1196.【5】 黄彬彬, 张覃轶, 刘磊, 等. 掺杂对ZnO 气敏性能的影响研究[J]. 传感器与微系统, 2016, 35(6):36-38, 42.【6】 K.G. Girija, K. Somasundaram, Anita Topkar, et al., Highly selective H2S gas sensor based on Cu-doped ZnO nanocrystalline films deposited by RF magnetron sputtering of powder target [J]. Journal of Alloys and Compounds, 2016, 684: 15-20.【7】 S. Syed Zahirullah, P. Immanuel, S. Pravinraj, et al., Synthesis and characterization of Bi doped ZnO thin films using SILAR method for ethanol sensor [J]. Materials Letters, 2018, 230: 1-4.【8】 Can Li, Shunping Zhang, Mulin Hub, et al., Nanostructural ZnO based coplanar gas sensor arrays from the injection of metal chloride solutions: Device processing, gas-sensing properties and selectivity in liquors applications [J]. Sensors and Actuators B, 2011, 153: 415-420.【9】 郑文玮, 谢长生, 张国柱. Mg2 离子表面修饰ZnO传感器阵列的乙醚敏感机理研究[J]. 传感技术学报, 2016, 29(8):1133-1139.【10】Jianchao Wang, Shi Gao, Chunlei Zhang, et al., A high throughput platform screening of ppb-level sensitive materials for hazardous gases [J]. Sensors and Actuators B, 2018, 276: 189-203.【11】Niuzi Xue, Qinyi Zhang, Shunping Zhang, et al., Highly Sensitive and Selective Hydrogen Gas Sensor Using the Mesoporous SnO2 Modified Layers [J]. Sensors, 2017, 17, 2351.【12】 Wenlong Zhang, Bin Yang, Jingquan Liu, et al., Highly sensitive and low operating temperature SnO2 gas sensor doped by Cu and Zn two elements [J]. Sensors and Actuators B, 2017, 243:982-989.【13】姚志伟,张覃轶,孟鑫, 等.一种高性能SiO2-SnO2氢气传感器[J].传感技术学报,2019,32(6):822-828.【14】Jianchao Wang, Shi Gao, Chunlei Zhang, et al., A high throughput platform screening of ppb-level sensitive materials for hazardous gases.Sensors Actuators: B. Chemical,276 (2018):189–203.【15】Qian Deng, Shi Gao, Tao Lei, et al.,Temperature light modulation to enhance the selectivity of Pt-modified zinc oxide gas sensor.Sensors and Actuators B,247 (2017):903–915.