摘 要

本文用液相法制备了PbS量子点/MoO₃纳米带复合材料，主要采用XRD、FESEM、TEM这些测试手段对材料进行表征，然后用旁热式电阻气敏元件采用静态测试法对基于该材料制成的气体传感器进行气敏性能测试。

论文主要研究了基于PbS量子点/MoO₃纳米带的气体传感器对三甲胺气体的响应大小、它的灵敏度、吸脱附时间、选择性等然后总结分析了材料组成、复合结构对气敏性能的影响。

研究结果表明：基于PbS量子点/MoO₃纳米带的气体传感器对三甲胺气体的响应很好，在100℃下对三甲胺的选择性也很好，PbS量子点/MoO₃纳米带是一种很有潜力的检测三甲胺的气敏材料。

本文的特色：本文考虑了PbS和MoO₃在气敏方面的优缺点，然后将二者复合，构建了异型异质结结构，得到了一种不错的检测三甲胺的气敏复合材料。

关键词：三甲胺；三氧化钼；硫化铅；气体传感器

Abstract

In this paper, PBS QDs / MoO₃ nanoribbons composites were prepared by liquid phase method, and characterized by XRD, FESEM and TEM. Then the gas sensor based on the material is tested by the static test method with the side heating resistance gas sensor.

The paper mainly studies the response size of the gas sensor based on PbS quantum dots / MoO₃ nanoribbons to trimethylamine gas, its sensitivity, absorption and desorption time, selectivity, etc. and then summarizes and analyzes the effects of material composition and composite structure on gas sensitivity.

The results show that the gas sensor based on PbS quantum dot /MoO₃ nanoribbon has a good response to trimethylamine gas and a good selectivity to trimethylamine at 100℃. PbS quantum dots / MoO₃ nanoribbons are a very good Potential detection of gas sensitive materials for trimethylamine.

Features of this article: This article considers the advantages and disadvantages of PbS and MoO₃ in gas sensing, and then combines the two to construct a heterogeneous heterojunction structure, and obtains a good gas sensing composite material for detecting trimethylamine.

Key Words：Trimethylamine; molybdenum trioxide; lead sulfide; gas sensor

目录

第1章 绪论 1

1.1 气体传感器概述 1

1.1.1 气体传感器的定义及评价标准 1

1.1.2 传感器分类及工作机理 2

1.1.3 三甲胺气体传感器的现状及存在问题 4

1.2 电阻型气敏材料 4

1.2.1 传统电阻型气敏材料 4

1.2.2 MoO₃材料 5

1.3 气敏材料的改性方法 6

1.3.1 形貌控制 6

1.3.2 掺杂 6

1.3.3 异质复合 7

1.3.4 缺陷调控 7

1.3.5 贵金属修饰 7

1.3.6 光照增敏 8

1.4 纳米材料 8

1.5 课题研究的背景及意义 9

第2章 实验部分 11

2.1 PbS量子点/MoO₃纳米带的制备 11

2.1.1 MoO₃纳米带的制备 11

2.1.2 PbS量子点的制备 11

2.1.3 PbS量子点/MoO₃纳米带复合材料的制备 11

2.2 气敏性能测试 12

2.2.1 气敏元件组装 12

2.2.2 配气及测试操作 12

第3章 结果与讨论 13

3.1 PbS量子点/MoO₃纳米带的表征 13

3.2 PbS量子点/MoO₃纳米带的气敏性能 14

三甲胺气体的响应 17

第4章 结论 19

参考文献 21

致 谢 24

附录1 25

附录2 26

第1章 绪论

• 1. 气体传感器概述

1.1.1 气体传感器的定义及评价标准

气体传感器顾名思义是一种能够检测气体种类、浓度信息的器件，在很多领域都得到了广泛应用，如军事、食品质量、工矿企业等，它主要是通过把检测信息转变为可识别信号来工作的。在如何有效提升气体传感器的气敏性能这个问题上，其中一个最重要的因素就是要研发出性能优良的气敏材料，气敏材料的结构、形貌、缺陷对其有至关重要的作用。判断气体传感器的好坏主要看一些性能指标，如稳定性、灵敏度、选择性、响应-恢复时间等^[1]。

（1）稳定性

稳定性是指就算经过了很长时间，气体传感器仍能保持它最开始状态的性质，自然是稳定性越好，证明这个传感器性能越好。要想把气体传感器应用在实际生活中，就必须保证它的稳定性好，否则在实际应用中，可能会带来很大的问题。一般情况下，可以通过对材料进行表面处理或者掺杂等改善气体传感器经长时间工作后带来的灵敏度下降等问题，提高气体传感器的稳定性。

1. 灵敏度

灵敏度是指气体传感器对待测气体的响应程度。对于n型半导体，气体传感器检测还原性气体时其灵敏度S=Ra/Rg，即在空气中的阻值比上在目标气体中的阻值，检测氧化性气体时灵敏度S=Rg/Ra。对于p型半导体而言，灵敏度的表示方法与n型半导体的表示方法正好相反。灵敏度越高，证明气体传感器对该气体的响应越好，灵敏度与材料、传感器结构及工作温度等都有密切关系，在材料方面，一般可通过对材料形貌尺寸进行控制、构建异质结结构、调控缺陷浓度等提高气体传感器的灵敏度。

（3）选择性