【摘 要】
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乙醇作为一种化学物质在食品工业、能源产业中都有着重要的使用价值。在乙醇的生产过程中,如何对乙醇浓度进行精确的监控对于乙醇的工业化生产具有重要意义。本文制作了半导体乙醇气体传感器并研究了其对高浓度乙醇气体的响应特性。传感器的敏感材料为TiO_2,材料结构为独立式纳米管阵列。首先,本文通过电化学阳极氧化在NH_4F-乙二醇-水的电解液体系中制备得到TiO_2纳米管阵列,对阳极氧化过程中的氧化电压、氧化
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乙醇作为一种化学物质在食品工业、能源产业中都有着重要的使用价值。在乙醇的生产过程中,如何对乙醇浓度进行精确的监控对于乙醇的工业化生产具有重要意义。本文制作了半导体乙醇气体传感器并研究了其对高浓度乙醇气体的响应特性。传感器的敏感材料为TiO2,材料结构为独立式纳米管阵列。首先,本文通过电化学阳极氧化在NH4F-乙二醇-水的电解液体系中制备得到TiO2纳米管阵列,对阳极氧化过程中的氧化电压、氧化时间和电解液中水含量对TiO2纳米管阵列微观形貌的影响进行了研究。其次,研究了独立式TiO2纳米管阵列的剥离工艺,将完成一次阳极氧化后的TiO2纳米管阵列在一定温度条件下进行热处理后再进行二次阳极氧化可以制备出独立式的TiO2纳米管阵列,对这一过程中涉及的热处理温度和时间对剥离工艺的影响进行了研究。实验结果表明:400℃热处理40min后二次阳极氧化1.5h可完成剥离;500℃、600℃热处理2h后二次极氧化1h即可完成剥离。本文基于剥离后的独立式TiO2纳米管阵列分别制作了分散型和整体型气体传感器并对高浓度乙醇气体进行了检测。实验结果表明:在乙醇气体浓度为30%时整体型气体传感器的灵敏度为4.17,气体浓度90%时传感器的灵敏度为13.05。响应-恢复时间分别为21 s和15 s,最佳工作温度为250℃左右;分散型气体传感器由于其纳米管结构的分散性使其相比较于整体型传感器在灵敏度上有了较大的改善,乙醇气体浓度为30%时传感器灵敏度增加到23.07,当气体浓度90%时传感器灵敏度高达50.02,响应-恢复时间分别为29s和19s,最佳工作温度为250℃左右。
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