【摘 要】
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随着世界人口密度增大,人们对能源有了更高的需求。传统的化石能源不仅数量有限,而且在使用过程中会产生有毒、有害和易燃易爆气体。为了有效避免这些气体对人们产生伤害,开发和应用具有良好性能并且可以实时监测的气体传感器变得尤为重要。随着纳米技术的发展,各种各样具有不同特性的纳米材料已被用来制作气敏元件,其中金属氧化物半导体（MOS）纳米材料由于其制作工艺简单、应用领域广泛、易携带以及检测精度高等突出的优点
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随着世界人口密度增大,人们对能源有了更高的需求。传统的化石能源不仅数量有限,而且在使用过程中会产生有毒、有害和易燃易爆气体。为了有效避免这些气体对人们产生伤害,开发和应用具有良好性能并且可以实时监测的气体传感器变得尤为重要。随着纳米技术的发展,各种各样具有不同特性的纳米材料已被用来制作气敏元件,其中金属氧化物半导体（MOS）纳米材料由于其制作工艺简单、应用领域广泛、易携带以及检测精度高等突出的优点,得到了科研工作者极大地关注。氢气,作为一种新型清洁能源,在越来越注重环境保护的今天具有巨大的发展潜力。氢气具有密度低、无毒和适用范围广等优点,同时,氢能源也存在很多潜在的威胁。在许多工业生产中,都要求传感器可以在室温下实时检测氢气。因此,我们急需开发基于MOS的专门用于氢气检测的气敏元件,以适应氢能源的快速发展。然而,MOS气敏性能受材料和结构的影响很大。基于以上原因,我们主要的研究方向确定为通过控制不同MOS材料的结构来提高应用于氢气检测的气敏元件性能。本论文主要研究工作如下:1.微量Pd修饰中空多孔W18O49纳米球壳的制备及其对氢气气敏性能研究采用简单快速的水热法合成了中空多孔的W18O49,然后通过浸渍处理以及后续的高温煅烧,合成了 Pd修饰的W18O49。通过比较负载不同浓度Pd的W18O49传感器性能,我们发现负载2 wt.%Pd纳米颗粒的W18O49在氢气传感方面具有相对较好的性能。而且因为修饰的量很少,W18O49中空多孔纳米球壳的结构得到了完美保留,即保留了其响应恢复时间短的优点。具体表现为:70℃时,2wt.%Pd-W18O49对1000 ppmH2的响应高达1531,响应时间为3.5秒,恢复时间为2.6秒。2.类蒲公英结构混合晶相WO3·0.33H2O纳米材料的制备及其对氢气气敏性能研究由于氢气容易发生爆炸,所以工作温度成为了氢气传感过程中首要关注的参数。为了降低应用于氢气传感的气敏元件的工作温度,提高响应恢复速率,采用水热法,成功合成了未被其他文献报道过的类蒲公英结构混合晶相（六方相与正交相的混合）WO3·0.33H2O。其具有通透的、相互连接的、多孔网状的纳米结构,帮助气体快速地到达材料内部的活性位点,提升了响应以及恢复速率。研究表明:类蒲公英结构混合晶相（六方相与正交相的混合）WO3·0.33H2O在常温下,对1000 ppm氢气的响应为2.16,响应时间为1.8秒,恢复时间为2.0秒。
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