高选择性表面印迹氧化物纳米线气体传感器的构筑与机理研究

The proposal will systematically investigate the gas sensing mechanism of molecular imprinted metal oxide semiconducting nanowires. The applicant will apply molecule-based chemical vapor deposition (CVD) method to achieve the construction of SnO2 nanowire matrix on the interdigital electrodes, optimization of metal-organic precursors, thickness of catalysts and reaction conditions so as to controllably influence the size, morphology, phase purity, density and surface activity of SnO2 nanowires. The functional units by using surface molecular imprinting, template molecules formed polymers on nanowire surface, focuse chemcial absorption and selective gas sensing behaviors of imprinted molecules to explore the reaction mechanism and influence factors between the interfaces. The mission of the proposal will systematical study on the selective sensing mechanism of molecular imprinted metal oxide nanowires.The optimization and screening of sensing materials and device-level fabrication know-how will provide the solid theoretical basis for development of next-generation highly selective gas sensors.

本项目通过系统研究表面分子印迹氧化物半导体纳米线传感器的机理，致力于解决半导体传感器的选择性问题。本项目拟采用有机化学气相沉积法实现二氧化锡纳米线矩阵在特定电极基片上的构筑，研究前驱物种类、催化剂厚度及反应条件对二氧化锡纳米线矩阵尺寸、相纯度、稀疏程度以及表面性质的影响规律；利用表面分子印迹枝接技术研究功能单体、模板分子与二氧化锡纳米线表面形成有效的高聚物，以及通过表面印迹材料化学吸附性质与选择性气敏性能来分析各界层面之间的作用机理及其影响因素；系统研究表面印迹金属氧化物纳米线气体选择性的机理，以实现新一代气体高选择性气敏材料的优化与筛选，为开发具有实际应用价值的气体传感器奠定坚实的理论基础和提供合适的结构体系。

如何提高氧化物半导体的电荷分离效率，并获得高效的电荷传输复合体系，是目前的研究热点之一。申请人主要通过系统研究氧化物半导体纳米异质结复合材料的构建，致力于解决半导体材料的低活性和低稳定性问题。采用水热法、固相法以及火焰燃烧法实现过渡金属氧（硫）化物以及Bi系多元金属氧化物异质结复合体系的构筑，研究了前驱物种类、厚度及反应条件对该类氧（硫）化物异质结复合体系的尺寸、结合力以及表面性质的影响规律；利用瞬态光电流、电化学阻抗技术研究复合体系的电荷生成及输运、分离机制，阐述了异质结复合体系界面之间的作用机理及其对性能影响因素；系统研究了该类氧（硫）化物异质结复合体系高活性和稳定性的机理，实现新型氧（硫）化物半导体纳米复合材料的优化与筛选，为开发具有实际应用价值的半导体纳米复合材料奠定了坚实的理论基础和提供合适的结构体系。