气体传感器是能感知环境中某种气体及其浓度的一种装置或器件，它能将与气体种类和浓度有关的信息转换成电信号，从而达到检测、监控、分析、报警的目的。早期对各种气体的检测手段主要有电化学法和光学法，其检测速度慢、设备复杂、使用不便。随着各种气体灾害的危害性增加，需要对各种易燃、易爆、有毒性气体进行及时检测，近年，电阻式气体传感器凭借其灵敏性高、便携性和响应时间短等越来越受到重视。电阻式气体传感器主要利用金属氧化物半导体或者陶瓷材料，在一定温度下，电导率随着环境气体成份变化而变化的原理制造的。由于电阻式气体传感器拥有检测速度快和灵敏性好等优势，因此其具有巨大的研究价值。

目前应用最广泛的电阻式气体传感器气敏材料例如ZnO、TiO₂、SnO₂ 都具有耐热性、耐蚀性等优点，但是也有气体选择性差等缺点。因此，研究者们将目光投向新材料的研究与开发上。

作为过渡金属氧化物的MoO₃有三种晶相：正交相、单斜相、六方相，其中正交相为室温下的热稳定相，单斜相和六方相为介稳相。从构成上看，三种相都由畸变的[MoO₆]八面体构成，八面体的中心是Mo原子，6个顶点皆为O原子。 正交相的[MoO₆]八面体在[100]方向上共角相连，链与链之间沿[001]方向共边相连，形成亚层结构，最后这些层之间再通过范德华力结合成多层结构的MoO₃。这种独特的层状结构能够容纳较多缺陷，形成活性位点，有助于气体分子的吸附与反应，在气体传感器领域有广阔的应用前景。在过去的几年里，研究人员利用真空蒸镀、气相沉积、溶胶—凝胶、溅射等多种方法制备了MoO₃纳米材料来研究其气敏性^[16]。MoO₃纳米材料在高温下对NH₃、TMA、CH₃CH₂OH等均表现出一定的气敏性。

根据目前的研究情况，MoO₃气敏材料工作温度较高，阻碍其进一步应用与发展，因此需要进行材料改性。常用的改性手段有掺杂，负载以及形貌、尺寸调控等。掺杂主要是通过提高不同类型活性位点来提高选择性；形貌、尺寸调控主要是调节粒子尺寸来改善灵敏度；负载主要是在微粒表面呈连续状或点状沉积第二相，第二相物质既可以提高微粒表面的活性，又可以促进气体分子分解，以提高气敏性能。相较于前两种，气敏材料的负载拥有提高微粒表面活性的优势，本研究拟采用负载的方法，以期改善MoO₃的气敏性能。

PbS近年来被应用于气体传感器领域，尤其是PbS材料对于NH₃和NO₂等具有十分优异的检测性能。Karami 利用化学沉淀法制备出PbS纳米线，实验结果表明PbS纳米线对NH₃表现出高灵敏度以及较短的响应时间。Kaci^[15] 利用化学浴沉积法制备出PbS纳米级薄膜，其对NO₂气体有显著快速稳定的响应。Fu 制作以PbS为基材料的气体传感器并进行气体感测特性测试，工作电压为5 V的条件下，传感器在室温下对NH₃和NO₂都有很好的响应，对其他气体则没有响应。在50 ℃，工作电压为5 V的条件下，PbS传感器对NO₂的响应幅度为266.4，响应和恢复时间分别约为54 s和43 s；在80 ℃，PbS传感器对NH₃的响应幅度为301，响应和恢复时间分别约为46 s和67 s。

鉴于MoO₃纳米带以及PbS纳米材料对NH₃等气体都有快速、稳定的响应，与MoO₃构成协同作用。PbS是p型半导体，MoO₃是n型半导体，且两者具有相似晶体结构、相近原子间距和热膨胀系数，形成p-n异质结，以增加电子与空穴复合率，增加材料的表面活性位点，提高气体吸附量、增强对目标气体的检测能力、降低工作温度，这很好地弥补了MoO₃工作温度高的缺点。因此，本研究拟制备PbS纳米颗粒修饰MoO₃纳米带，组装气敏元件并测试其对NH₃等气体的气敏性能。研究工艺参数对产品物相、形貌及最终性能的影响，探究材料组成、结构与性能之间的相互联系，加强对气敏材料的认识，降低工作温度、提高对低浓度气体的探测能力，从而为MoO₃气敏材料的应用、发展提供实验和理论依据。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容：

（1）PbS/MoO₃气敏材料的制备研究

采用水热法制备PbS/MoO₃气敏材料，研究反应时间、反应液浓度等制备工艺参数的改变对产物的的形貌、结构和性能影响。

（2）气敏元件组装与气敏机理测试

将PbS/MoO₃气敏材料组装成旁热式气敏元件，并测试其气敏性能并尝试探究其气敏机理。

2.2 目标：