1. 研究目的与意义（文献综述）

由于工业技术的迅速发展，燃烧过多的煤炭、天然气和石油等物质，以及汽车排放大量尾气等原因，造成了严重的气体污染和温室效应。若持续如此，将严重影响全球数百万人的正常生活，因此监测和控制空气中的有害气体、污染气体、温室气体有着十分重要的意义。现在人们已经在工业生产、空气检测，家庭安全等领域广泛地应用了气体传感器，所以研究高性能的气体性传感器已经成为了近年来国内外科学家们研究的热点和重点。

气体传感器是一种将气体种类及其浓度转换为对应的电信号的转换器，工作人员可根据所得电信号获得环境中气体的存在情况。其主要特征是选择性、灵敏性和稳定性。主要有半导体气体传感器、电化学气体传感器，光学气体传感器及接触燃烧式气体传感器等，其中半导体气体传感器由于具有成本低、气敏性好、可靠性高及便于携带等优点，成为全球应用最广、产量最大的传感器之一。目前，国内外主要研究的半导体气体传感器有sno2、zno、tio2等。其中zno 是一种宽禁带(3.37 ev) 的n 型金属氧化物半导体，其激子束缚能约为 60 mev，具有价格低廉，易于制备，材料丰富，物理、化学性质稳定等特点，在气体传感器领域广受青睐。此外zno对还原性气体（如co、hs等）、氧化性气体（如co2、no2等）和有毒气体（如nh3等）都有极好的敏感性，加之若改变其表面吸附气体的种类和浓度，zno半导体的电阻率也会随之改变。因此，我们可以合理利用此性能来检测环境中气体的种类和含量。

但是，单纯的zno半导体气体传感器存在选择性差和工作温度高等缺点，为了进一步改善zno半导体的性能，常选用掺杂元素的方法。通过掺杂的方式可以改变相的组成、晶粒尺寸、载流子浓度，晶粒间势垒和表面势能等。掺杂物的主要作用是作为催化剂，增加半导体的表面活性且可以优先吸附特定种类的气体分子，该气体分子再与半导体表面相结合，改变半导体的电性能，从而达到检测气体种类或浓度的作用。zno半导体常用掺杂剂主要有金属氧化物、贵金属和稀土元素等。yi z等用简单方便的水热法制备了花状的纳米zno并掺杂了tio2，然后对甲苯气体进行了相关测试，测试结果表明掺杂后的zno半导体灵敏性有了极大的提高。cao g.l.等通过溶胶凝胶法合成了掺杂不同浓度的ceo2的zno厚膜，掺杂后的zno半导体对丙酮蒸汽的灵敏度可达到9643。由此可见，掺杂是一种提高zno半导体气体传感器灵敏度和选择性的重要高效方法。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容

材料制备: 以zncl2为原料制备纳米zno粉末，采用丝网印刷技术制备厚膜纳米zno气敏元件，并对制备成功的气敏元件采用微滴掺杂法进行不同元素的掺杂；

形貌表征: 通过xrd、sem等表征手段对掺杂完成的zno气敏元件进行元素及其形貌分析；

3. 研究计划与安排

第1－3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4－7周：按照设计方案，完成材料、传感器制备。
第8－11周：sem分析、氢气、vocs气敏性能测量。

第12- 14 周：总结实验数据，完成并修改毕业论文。

第 15 周：论文答辩

4. 参考文献（12篇以上）

[1] zhankun m, guofeng p, qingzhong h. acetone gas sensor based on al-doped zno and influence of ultraviolet excitation on gas-sensing properties [j]. chinese journal of sensors and actuators, 2016, 29(6):797-801.

[2] han n, chai l, wang q, et al. evaluating the doping effect of fe, ti and sn on gas sensing property of zno [j]. sensors and actuators b: chemical, 2010, 147(2): 525-530.

[3] hemmati s, anaraki firooz a, khodadadi a a, et al. nanostructured sno2–zno sensors: highly sensitive and selective to ethanol [j]. sensors and actuators b: chemical, 2011, 160(1): 1298-1303.