1. 研究目的与意义（文献综述）

气敏传感器的应用十分广泛，如酒后驾驶的酒精测试，哮喘病人的病情测试等等。而选择合适的气敏材料来制作传感器是其关键。众所周知，气敏材料的表面特性直接影响着其性能，如灵敏度、稳定性及响应和恢复时间等，其中，材料的比表面积和表面活性度又与组成材料的颗粒大小有直接的关系。由于组成纳米材料的颗粒或单元非常之小，其比表面积就较常规材料要大很多，而且，表面原子数目的增加，会使得表面原子配位不足，进而提高了表面原子的化学活性度。这些一系列的特性使得纳米材料成为了一种很有前景的气敏材料。纳米气敏材料构成的气敏传感器具有常规气敏元件不可替代的优点：一是纳米材料具有巨大的界面，提供了大量的气体通道，从而大大的提高了灵敏度；二是大大的降低了传感器的工作温度；三是大大缩小了传感器的尺寸。

碳纳米管（carbon nanotubes, cnts）作为一种纳米材料受到了普遍的关注。由于碳纳米管具有大的比表面积，对气体具有很大的吸附能力，而吸附的气体分子与碳纳米管相互作用，会改变它的费米能级从而引起宏观电阻的变化，通过对电阻变化的测定即可监测气体的成分。因此，碳纳米管可用来制作气体传感器。然而由于碳纳米管制作技术不成熟，碳纳米管制成的气敏元件其恢复时间很长，而且本征碳纳米管只能测试几种气体。故如何进一步提高cnts传感器的灵敏度、增强检测选择性、缩短响应时间和恢复时间，是cnts作为气敏传感器待解决的问题。对cnts进行表面改性，使其表面出现较多的酸碱点位或者活性官能团，充分发挥cnts在催化领域应用的优势不失为一种有意义的改良方式。

过渡金属氧化物具有独特的空d轨道，对外界环境非常敏感，被广泛运用于气敏材料的修饰改性中。bittencourt等将mwcnts与wo3纳米颗粒复合,常温下即可响应243.3 μg/m3的no2和8 mg/m3的co，且在150 ℃对10 ppm的nh3有响应。chen等制备了mwcnts/sno2核壳结构，在300 ℃下，对24.3 mg/m3的乙醇气体响应非常迅速，响应和恢复时间分别为1 s和10 s。然而，在大量的前人的实验的基础上，我们了解到采用传统的浸渍法或者机械混合法将活性组分负载在cnts上，难以保证活性组分的均匀分散，导致复合材料晶体结构紊乱，且同时负载效果难以持久，不够高效。因此，有必要采用原位生长法，在碳纳米管表面负载金属氧化物，提高活性组分的分散度和稳定性。

在实际生活当中，乙醇气体的测试在化工、生物制药、食品等行业有极为广泛的需求，特别是针对酒后驾驶的检测，气敏传感器需要对酒精在极低的浓度下响应灵敏并且稳定。然而本征的cnts仅对强氧化性气体（o2,,no2）和强还原性气体（nh3，so2）有较好的响应，对乙醇气体并不敏感。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

本课题主要以为碳纳米管原位负载五氧化二钒为研究对象，以高纯度碳纳米管和偏钒酸铵为原料，采用聚苯乙烯磺酸钠（pss）协助负载；利用一系列结构测试方法对其微观结构进行表征。测试复合材料的气敏性能，在此基础上分析结构与性能相关性。具体的研究内容主要包括以下几方面

材料制备：以cnts为载体，采用原位负载的方法制备cnts-v2o5复合材料

材料表征及气敏性能测试：通过tem对样品的形貌进行分析，xrd分析复合物的晶型结构，xps分析复合物表面元素。对复合物进行乙醇气体敏感测试，分析该方法的气敏性能。

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，制备v2o5负载碳纳米管气敏材料；

第8-9周：采用xrd、fe-sem、tem、bet等测试技术对气敏材料的物相、显微结构进行分析；

4. 参考文献（12篇以上）

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