PbS/MoO3复合材料对三甲胺的气敏性能研究开题报告

全文总字数：6099字

1. 研究目的与意义（文献综述）

三甲胺常温下为无色气体，有鱼腥恶臭，溶于水，乙醇等，易燃，其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，且三甲胺有毒，浓的三甲胺水溶液会损害皮肤。另外，通过检测三甲胺可检测水产品、肉制品等食品新鲜度，故检测三甲胺具有很大意义。气体传感器是一种将气体种类、浓度信息转化成对应可识别信号的器件，相比于传统三甲胺检测方法，具有便于携带、能够实时响应等优点。

气体传感器类型较多，在众多的气体传感器中，半导体气体传感器具有灵敏度高、响应速度快等特点，因而被广泛应用在很多的方面[1]。半导体气体传感器分为电阻型和非电阻型气体传感器，其中电阻式气体传感器利用其阻值的变化来监测气体浓度，可采用金属氧化物作为敏感材料，具有灵敏度高、体积小、制作成本低等优势而得到人们的普遍关注[2]。其中，moo₃是一种常见电阻式气体传感器材料，其属于金属氧化物半导体中的宽禁带n型半导体，有独特的层状结构，其中存在着广延的通道，适合小分子或离子的嵌入流通，且其表层上有大量与待测气体选择性作用的活性位点，有利于气体的吸附。moo₃对三甲胺、氨水、乙醇等多种气体均具有一定响应，但对三甲胺相对更敏感，是一种理想的三甲胺气敏材料[3]，且我国作为储钼大国，钼资源丰富，来源广泛，故其有很好的研究前景[4]。传统的moo₃薄膜材料的比表面积比较小，具有工作温度高、不易制作灵巧器件等缺点[5,6]。相比较而言，moo₃纳米带的比表面积大，有利于暴露大量的活性位点并便于气体吸附、扩散，电子沿轴向传输速度快，因此在气敏领域中具有更明显的优势[7]。

基于纯moo₃的气体传感器具有工作温度高、灵敏度低的缺陷[3]，需要进行进一步的改性研究。当moo₃与其他金属氧化物构建符合结构时，由于两种不同的半导体材料费米能级不同，而使费米能级产生相对移动，在界面处形成电荷耗尽层，从而减小导电通道，增加电阻变化，故其可以有效地提高材料灵敏度，如有人做的nio/zno的复合[8,9]及cuo-zno[10]的复合，都很好的改善了其气敏性能。材料复合形成的异质结分为同型异质结(n-n，p-p)和异型异质结(n-p，p-n)，其中n-p结是p型作为第二相负载n型主相结构上，p-n结是n型作为第二相负载在p型主相结构上。从材料在低氧浓度中的稳定性和器件响应兼容性两方面考虑，n型材料更具有气敏应用潜力。在同型异质结中，n-n结由于电子会从高能级向低能级移动，从而在低能级一侧会形成电子积累层，而非耗尽层，不利于还原性气体的检测，故应选用异型异质结。研究结果表明在n型材料被空气中的氧吸附的前提下，对还原性气体而言，异质结界面的势垒越高，初始电阻越大，响应越高[11]。综上，检测还原性气体时，可以构建n-p型异质结来提高气体检测能力。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：先制备moo₃纳米带作为基体材料，接着制备pbs量子点，然后将二者复合，完成pbs/moo₃纳米复合材料的制备。

材料表征：将前期制成的moo₃纳米材料进行xrd、tem、fesem、bet等测试，对其结构及形貌进行分析，分析微观结构；

3. 研究计划与安排

第1－4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5－8周：按照设计方案，用水热法制备moo₃纳米带，并采用xrd、sem等表征手段对其形貌结构及元素构成进行分析。

第9－12周：按照设计方案完成pbs/moo₃纳米复合材料的制备，通过xrd、tem、sem、xps等表征手段对pbs/moo₃纳米复合材料进行表征分析，对其气敏性能进行测试，并和moo₃纳米带进行对比分析。

4. 参考文献（12篇以上）

1. 崔景慧, 李强, 夏金锋, 等. 半导体金属氧化物气体传感器灵敏性的研究进展[j]. 陶瓷学报, 2013, 34(3): 387-393.

2. utka a, gross k a. spinel ferrite oxide semiconductor gas sensors[j]. sensors actuators b chemical, 2016, 222(1): 95-105.

3. 张佳. 一维moo₃纳米材料及其异质结的合成与气敏性能研究[d]. 济南大学, 2017.

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