摘 要

Abstract II

1绪论 1

1.1 气体传感器 1

1.1.1气体传感器的应用 1

1.1.2 气体传感器的原理 1

1.1.3 气体传感器的特性 2

1.1.4 气体传感器的研究现状及发展 2

1.2 MOS材料的研究 2

1.2.1 半导体气体传感器的种类 2

1.2.2 金属氧化物半导体气敏传感器的工作原理 3

1.2.3 金属氧化物半导体材料气体传感器的研究现状 4

1.3 SnO₂纳米材料的研究进展 4

1.3.1 SnO₂晶体结构特点 4

1.3.2 纳米SnO₂的制备方法 5

1.3.3 SnO₂纳米材料的发展趋势 6

1.4 本文研究主要目的、意义及主要内容 6

1.4.1 研究目的、意义 6

1.4.2 主要内容 7

2 实验过程 8

2.1 实验原料 8

2.2 实验仪器 8

2.3 实验步骤 8

2.3.1 MnO₂纳米棒的合成 9

2.3.2 SnO₂纳米管的合成 9

2.4 材料的表征 10

2.4.1 透射电子显微镜 10

2.4.2 扫描电子显微镜 10

2.5 传感器的制备 11

2.5.1 丝网印刷法介绍 11

2.5.2 丝网印刷制备传感器步骤 11

2.6 传感器性能测量 12

2.6.1 测量装置 12

2.6.2 测量过程 13

3 实验结果与讨论 15

3.1 MnO₂纳米棒TEM分析结果 15

3.2 SnO₂纳米管TEM分析结果 15

3.3 SnO₂纳米管的合成机理 16

3.4 SnO₂气敏性能 17

3.4.1 SnO₂纳米管SEM分析结果 17

3.4.2 空气电阻机理 18

3.4.3 气敏性能 18

4 全文总结 22

参考文献 23

致谢 25

摘 要

本论文以SnO₂纳米管的制备为主线，采取反应模板法制备出纳米管状SnO₂材料，利用实验室响应检测装置研究所制备的SnO₂纳米材料的响应机理，以开发出高灵敏度的气敏材料。论文主要讨论了SnO₂纳米管的合成与其响应机理，因为纳米管状SnO₂的多孔构造和相对高的比表面积使得SnO₂纳米管传感器灵敏性能显著提高,包括快速响应恢复,灵敏度高,重复性好,表明SnO₂纳米管材料的应用前景广阔。

本文采用纳米棒状二氧化锰（MnO₂）为反应模板来制备多孔的纳米管状SnO₂。纳米管的形成是以一系列氧化与还原反应为基础，这不需要二氧化锰模板的后续处理。通过对试样进行扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)的分析，得出了样品的形态和结构的系统的特征。一种气体传感器装置用所制备的SnO₂纳米管进行构造，并对其检测乙醇的能力和一些其它化合物进行了测试。通过实验室气敏检测平台研究所合成的SnO₂纳米管及其市售SnO₂的气敏功能，对两种情况进行了比较，所得结果对于开发出高敏感性的气敏材料具有重要的指导意义。

研究结果表明，SnO₂纳米管可适当提高材料的气敏性能，且不同气体的响应亦有区别。

关键词：SnO₂；纳米管；气体传感器；气敏性能

Abstract

In this paper, the preparation of SnO₂ nanotubes as the main line, the use of gas-sensitive reaction Performance Institute Template Synthesis of SnO₂ nano-materials, the use of home-made gas-sensitive test platform prepared SnO₂ nanomaterials to develop highly sensitive gas-sensitive materials . Thesis, the preparation and properties of SnO₂ gas sensing nanotubes, due to the porous structure of SnO₂ nanotubes and a relatively large specific surface area SnO₂ nanotube sensor significantly improve sensor performance, including rapid response and recovery, high sensitivity, good reproducibility, show prospects SnO₂ nanotubes broad.

In this paper, manganese dioxide (MnO₂) nanorods reaction templates to create a porous SnO₂ nanotubes. The formation of nanotubes is based on the redox reaction mechanism, which does not require further processing manganese dioxide template. The samples were characterized by X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), analytical transmission electron microscopy (TEM), obtained characteristic morphology and structure of the sample system. A gas sensor device with a tube structure of SnO₂ prepared, and tested for its ability to detect ethanol and other compounds. SnO₂ nanotubes and Gas Sensing Properties of SnO₂ commercial use homemade Institute of Gas Sensing test platform prepared for the two cases were compared to the results for the development of highly sensitive gas-sensitive materials it has important guiding significance.

The results show that, SnO₂ nanotubes may be appropriate to improve the performance of gas-sensitive material, and also the difference in response to different gases.