氧化锌纳米阵列对醇类的气敏机理研究开题报告

 2021-08-14 02:11:47

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

醇类气体具有易燃易爆等特性,且大多数醇类会对人体造成伤害,因此对醇类气体的检测至关重要。目前,已有大量文献报道了不同材料体系对醇类气体的气敏性能。kim[1]等制作了基于单壁碳纳米管的场效应晶体管气体传感器,发现其对不同种类的醇类气体均有响应。athawale[2]等研究聚苯胺和其取代衍生物等对甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和庚醇等的气敏性能。相比之下,金属氧化物半导体由于对醇类气体具有灵敏度高、响应迅速、探测极限低等优势,而受到气敏领域的广泛关注[3-7]。然而,金属氧化物对醇类气体的气敏机理还不确定,这限制其工作温度的降低和选择性的提高。因此,研究醇类气体在金属氧化物表面的吸附和反应过程至关重要。

目前,关于醇类气体的反应过程主要有两种观点。其一,醇在金属氧化物表面被氧化为醛或酮;其二,醇和表面吸附氧反应的最终产物为co2和h2o,kaneti[8]以此解释不同醇类气体灵敏度的差异。然而,这两种观点都无强有力的实验和理论支撑。kim[9]等采用温度程序反应图谱和密度泛函理论计算证明醇在tio2(110)表面和wo3纳米颗粒发生脱氢和脱水反应生成醛、酮、醚、烯烃等产物,同时fang[10]等研究不同种类的醇在moo3和wo3纳米团簇表面的反应产物,并研究碳链的长度和羟基的位置对醇类脱氢和脱水反应活化能的影响。但是这些研究没有考虑吸附氧的作用,从而不能直接应用于解释气敏反应。原位红外则可以解决这类问题,lin[11]等运用原位红外研究甲醇在cuo修饰zno催化剂表面的反应,研究发现cuo的晶格氧具有更高的活性,可将甲醇氧化为co2,而在未修饰的zno只能生成甲醛和甲酸。yuan[12]等则运用原位红外研究发现sno2薄膜在检测三氯乙烯过程中,表面吸附有三氯乙烯、二氯乙酰氯、碳酰氯、hcl、co、h2o、chcl3、cl2和co2,据此可以推断出三氯乙烯在sno2表面的吸附和反应过程。

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2. 研究的基本内容与方案

2.研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1基本内容

2.1.1材料制备与表征

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3. 研究计划与安排

3.进度安排

第1—2周:查阅相关文献资料,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,翻译英文文献;

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4. 参考文献(12篇以上)

4.阅读的参考文献不少于15篇(其中近五年外文文献不少于3篇)

[1]takaos,joshuas,philipk,etal.alcoholvaporsensorsbasedonsingle-walledcarbonnanotubefieldeffecttransistors[j].appliedphysicsa,2012,110(1):99-104.

[2]athawaleaa,,milindvk.polyanilineanditssubstitutedderivativesassensorforaliphaticalcohols[j].sensorsactuatorsbchemical,2000,67(1-2):173-177.

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