【摘 要】
:
硫化氢(H2S)是一种具有腐蚀性和易燃易爆性的剧毒气体,广泛存在于原油提炼、化石燃烧和污水处理等工业生产中,每年因H2S泄漏造成的经济损失和人员伤亡十分巨大,因此,研究高性能的H2S气体传感器具有十分重要的意义。氧化铁(α-Fe2O3)是一种无毒、稳定、廉价且含量丰富的金属氧化物半导体,作为H2S传感器的敏感材料已经被广泛研究。然而,目前的α-Fe2O3传感器仍存在灵敏度低、检测限高和选择性差等问
论文部分内容阅读
硫化氢(H2S)是一种具有腐蚀性和易燃易爆性的剧毒气体,广泛存在于原油提炼、化石燃烧和污水处理等工业生产中,每年因H2S泄漏造成的经济损失和人员伤亡十分巨大,因此,研究高性能的H2S气体传感器具有十分重要的意义。氧化铁(α-Fe2O3)是一种无毒、稳定、廉价且含量丰富的金属氧化物半导体,作为H2S传感器的敏感材料已经被广泛研究。然而,目前的α-Fe2O3传感器仍存在灵敏度低、检测限高和选择性差等问题。此外,这些α-Fe2O3传感器往往采用刚性衬底,导致其成本高昂且不可弯曲,大大限制了它们在实际应用中的灵活性。针对α-Fe2O3传感器在性能和器件方面存在的不足,本文合成了一种新型的多孔海胆状α-Fe2O3微球,将其作为敏感材料分别制备了刚性和柔性传感器,研究了它们对H2S的气敏性能和气敏机理,具体的工作内容如下:(1)通过水热法合成了一种具有多孔海胆状形貌的α-Fe2O3微球,利用XRD、FE-SEM、TEM和XPS对它的晶体结构、形貌、化学元素和价态等进行了表征分析。通过第一性原理计算从原子尺度上分析了α-Fe2O3的微观结构,计算了它的能带结构、态密度和XRD等电学性质,与实验结果进行了对比。(2)以氧化铝陶瓷管为基底,以镍铬合金丝为加热器制备了基于多孔海胆状α-Fe2O3微球的刚性气体传感器,测试分析了它的各项气敏性能,讨论了它的气敏机理。传感器的最佳工作温度为160℃,对5 ppm H2S的响应达到17.2,理论检测限低至0.5 ppb,它还具有较快的响应/恢复时间(80/95秒,5 ppm),良好的选择性、重复性和长期稳定性。(3)将聚酰亚胺(PI)薄膜作为衬底,利用激光直写技术在其正反两个面合成了激光诱导石墨烯(LIG)。将PI膜正面的LIG作为传感器电极,背面的LIG作为加热器,制备了基于多孔海胆状α-Fe2O3微球的柔性传感器。测试分析了LIG加热器的电热性能和柔性传感器的气敏性能。当外加6.3 V电压时,LIG加热器的表面温度达到传感器最佳工作温度160℃,且柔性传感器弯曲前后的气敏性能相差不大。柔性器件的制备不仅提高了传感器在实际应用中的灵活性和适用性,也为高温柔性传感器的设计提供了一种参考方案。
其他文献
齿轮系统被广泛应用于航空航天、矿山冶金、运输起重、石化风电等诸多领域。但在工作中轴的弯曲变形、零部件的制造误差、安装误差等会引起齿轮的角度不对中。角度不对中误差的存在会导致啮合齿端面应力集中加剧,齿向载荷分布不均,齿面呈现非线性接触,有效接触线长改变,引起更大的振动和噪声,降低齿轮系统的使用寿命。同时,不对中误差下齿轮接触状态的改变使得齿面润滑变得困难,齿面摩擦激励的增加会加剧齿轮的振动和噪声,降
随着工程技术的发展,诸如液氮等低温液体在航空航天、医疗以及工业等领域的应用日渐广泛,对它们进行液位监测是确保安全的重要手段,也是生产使用等环节的技术要求。目前已有许多低温液位传感方案,但由于低温环境带来的负面影响,这些方案存在着精度易受温度干扰等各种问题。光纤传感具有不受电磁干扰,抗腐蚀,抗爆好等优势,一直以来在液位测量领域都有着相当程度的发展。但低温环境会对一些光纤器件产生负面影响,这阻碍了光纤
差动式行星滚柱丝杠因其具有小体积、大负载、高精度、高功率比、高可靠性以及长寿命等优点而被广泛应用于航空航天、武器装备、船舶、高精密机床、汽车、医疗和机器人等国家重点发展领域。差动式行星滚柱丝杠在温度场、高转速和高承载等工况下带来的温升、热变形和寿命缩短等问题,已成为制约其向高稳定性和高可靠性发展的重要因素。为此,本文以差动式行星滚柱丝杠为研究对象,采用理论分析、数值计算、有限元仿真与试验验证相结合
近年来,钙钛矿材料(ABX3,X=Cl,Br,I)因其荧光量子产率(PLQY)高及发光光谱可调,在光电领域展现出广阔的应用前景。其中铅卤钙钛矿由于具有一系列优异的光电特性,得到了研究人员的广泛关注。然而,铅卤钙钛矿中铅的毒性以及材料本身的不稳定性会限制其商业化应用。因此,开发和制备性能优异和稳定性高的无毒非铅类钙钛矿材料成为解决上述问题的一个重要途径。本文聚焦于非铅铜基类钙钛矿体系,通过选取不同碱
核设施退役是核反应堆生命周期的最后一个环节,也是最为重要的一个环节。当前我国核设施退役源项调查和现场管理方面,亟需发展新的技术手段以代替辐射热点测量中的人工操作。人工作业时,辐射场测量耗时长、效率低、作业人员受照剂量高。而康普顿成像技术具有视野范围广、便携以及能量范围宽等优势,可采用康普顿相机实现快速核辐射场的测量。本论文的主要研究内容是基于康普顿成像技术的基本原理,针对核退役应用场景开展康普顿成
在金属冶炼过程中,对冶炼设施的健康状态检测尤为重要。温度就是冶金设施当前健康状态的重要指标,温度监测手段的不全面、不精准不仅对生产的安全进行有极大的隐患,还会威胁到工作人员的生命安全。高炉和出铁沟作为冶金设施的重要组成部分,二者的健康状态直接影响着整个生产流程,其中炉缸位于高炉的最底层,监测条件极其复杂;主铁沟位于出铁沟的起始段,直接承受铁水的喷射冲刷。基于此,本文提出基于分布式光纤温度传感系统的
近年来,零维(Zero-Dimensional,0D)有机无机杂化金属卤化物因其独特的软晶格结构和出色的光学特性而受到国内外研究学者的广泛关注。通过将不同构型的金属卤化物多面体与合适的有机阳离子组装,能够形成多种新型0D有机无机杂化金属卤化物。该类材料的发光机理主要来源于自陷态激子(Self-Trapped Excitons,STEs)发射,通常具有较大的斯托克斯(Stokes)位移和宽带发射等特
航空发动机是航空器的心脏,其运行安全至关重要。篦齿间隙是指航空发动机转轴与静子顶端之间的空隙,是影响航空发动机安全平稳运行的关键参数之一,间隙过大或者过小都会直接影响飞机正常运行,需要对其进行检测。为此,本文围绕航空发动机篦齿间隙的测量需求,从扫频干涉测距原理出发,研究基于快速稀疏扫频干涉的动态间隙测量方法,开展的主要工作如下:(1)基于快速扫频干涉的动态间隙测量原理分析。建立动态扫频干涉模型,推
眼压是眼科医生判定眼睛是否健康的重要标志,能否准确测量眼内压至关重要。非接触式眼压计(Non-contact tonometer,NCT)由于其简单快捷、感染风险低等优点,已成为眼科临床诊断中的常见的检测仪器和应用最广泛的眼压检测设备,是青光眼等眼科类疾病预防和治疗的重要依据,所以利用模拟人眼装置对NCT进行精准的检定就极为重要,然而国内对模拟人眼技术研究起步较晚,本文对NCT检定用模拟人眼技术深
重金属污染具有长期性、潜在毒性及对生物体伤害的不可逆性,严重影响陆地及水生生态环境系统,威胁人类生命健康安全。银离子(Silver ions,Ag+)作为一种典型的重金属污染物,能够通过生物链和水循环系统不断在生物体内富集,取代生物酶中的其他离子,造成生物酶失活,导致细胞损伤和器官衰竭。因此,发展高灵敏度的Ag+传感器对环境保护以及健康预警具有重要意义。表面等离激元共振(Surface plasm