半导体氧化物纳米阵列的制备及其对甲烷敏感性能的研究

作为天然气、沼气及瓦斯主要成分的甲烷是引起生活、生产安全事故的主要气源。针对目前甲烷传感器工作温度高、稳定性差等问题，本项目将在实现敏感材料可控制备的基础上，开发基于半导体氧化物纳米阵列的新型甲烷气敏元件。主要采用溶剂热法制备氧化锡、氧化锌、氧化铜等系列半导体氧化物纳米阵列。利用阵列材料高表面活性和结构稳定性等特点，并借助贵金属组分在阵列结构单元表面的有效负载，实现气敏元件在较低工作温度条件下对甲烷气体的高灵敏度检测。研究敏感材料组成、结构与其气敏性能之间的关联，并借助催化相关理论，深入分析材料对甲烷气体的敏感机制,揭示材料响应过程的物理、化学内涵。完善气敏元件的设计，优化出最佳的制备工艺和操作条件,为新型半导体气体传感器的开发及应用提供技术基础和科学依据。

本项目主要采用化学溶液法制备氧化锌、氧化铜等半导体氧化物纳米阵列，通过动力学参数的调节，实现阵列结构的可控。通过XRD、XPS、Raman、PL、原位红外等技术研究敏感材料组成、结构与其气敏性能之间的关联，深入分析材料对气体的敏感机制,揭示材料响应过程的物理、化学内涵。通过不同的负载技术和后处理手段，将贵金属及稀土有效负载在材料表面，实现气敏元件在较低工作温度条件下对二氧化氮、乙醇及甲烷气体的高灵敏度检测。完善了气敏元件的设计，优化出最佳的制备工艺和操作条件,为新型半导体气体传感器的开发及应用提供技术基础和科学依据。