卤化钙钛矿Cs2PdBr6的气湿敏性能研究

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随着科技的进步以及人们生活水平的提高,湿度传感与气体传感一直是科研人员研究的重要课题。湿度传感在农业以及食品加工等行业发挥着重要作用,而气体传感在易燃易爆气体、环境污染性气体的检测,医疗中的临床诊断等都不可或缺。对于传统的阻抗型湿度传感器件和电阻型气体传感器,它们都是由湿度(气体)敏感性材料,电极,测试电路组成。其中最关键的部分就是湿(气)敏材料。环境中的水分子(气体分子)与湿(气)敏材料相互作用发生电荷转移,从而引起材料的阻抗(电阻)发生变化并转化为电信号显现出来。卤化钙钛矿材料具有可调节的带隙,较高的电子/空穴迁移率,较强的光学吸收效率,较长的载流子扩散长度,较低的非辐射复合率和较高的消光系数等特点,并且其合成方法简单(溶液法,气相沉积法),在室温下即可合成。由于传感器对设备稳定性和可靠性需求较高,研究和开发新的传感材料依然十分重要。特别是可穿戴技术的发展,寻找低功耗和可芯片集成的材料越发不可忽视。而卤化钙钛矿材料就是一个绝佳的候选者。因此,受钙钛矿本身优异的光电化学性能启发,本论文将卤化钙钛矿材料Cs2PdBr6引入湿度传感和气体传感中。本文主要从以下几个方面展开:(1)合成钙钛矿Cs2PdBr6纳米晶,并利用油酸对其修饰,调整了 Cs2PdBr6纳米晶对水分子的吸附能力。试验结果表明在相对湿度为11%RH~95%RH的条件下,该传感器的响应时间为0.7 s,恢复时间为1.7 s,阻抗变化范围为105Ω。此外还将该传感器创新性的运用于水果表面打蜡检测。(2)在没有表面活性剂的情况下,利用反溶剂法,大批量制备了无铅卤化钙钛矿Cs2PdBr6空心纳米球。这些Cs2PdBr6空心纳米球在对CO的检测方面表现出优越性,其检测限可降至50 ppb,是所有已报道的CO传感材料中最低的。(3)在体系(2)的基础上,通过将COF材料TpPa-1与Cs2PdBr6空心纳米球混合,大大提高了传感器对NO2的选择性,解决了基于Cs2PdBr6空心纳米球气体传感器选择性低的问题,使得Cs2PdBr6空心纳米球在实际气体检测应用中成为可能。
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