MOFs基ZnO多孔空心球阵列薄膜及其紫外光驱动下气敏特性研究

基本信息
批准号:51802309
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:高磊
学科分类:
依托单位:中国科学院合肥物质科学研究院
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘波,李科,李圆圆,王弘
关键词:
气敏特性金属有机框架化合物ZnO空心球阵列紫外光驱动
结项摘要

The semiconductor gas sensor driven by UV light has the advantages of safety, reliability and low working temperature etc., and developing a room temperature gas sensor with excellent gas sensitivity under UV light, such as high sensitivity, fast response/ recovery and good stability is one of the goals pursued in this field. Base on the features of metal-organic frameworks (MOFs) which can obtain porous materials with high porosity, the MOFs arrays are firstly prepared with two-dimensional colloidal crystal template method in liquid phase. Combined with the specific heat treatment, the ZnO porous hollow array film is constructed in situ on the sensor substrate, and the properties and regulation methods are studied under UV light. The main research contents in this project include: regulation of thin film structure parameters and growth mechanism; the intrinsic correlation between UV wavelength/intensity, the modification of noble metal and the gas-sensing properties; the construction and application of gas sensor with high performance. This project focuses on solving two scientific problems: the controllable construction of sensitive thin films under the effect of surface induction and space limit of template and the modulation effect of array film to UV light field. This project aims to obtain gas sensor with high sensitivity under UV light and investigates the related mechanism. This project will not only reveal the mechanism and regulation methods of gas sensor under UV light, but also realize preliminary application for the highly sensitive detection of nitrogen dioxide and ozone.

紫外光激发型半导体气体传感器具有安全可靠、工作温度低等优点,发展具有灵敏度高、响应/恢复快、稳定性好等优异性能的紫外光驱动型室温气体传感器是本领域追求的目标之一。本项目利用金属有机框架化合物(MOFs)可以获得高孔隙率多孔材料的特征,发展二维胶体晶体模板液相生长MOFs阵列的方法,并结合热处理控制在传感器基底上原位构筑ZnO多孔空心球阵列敏感薄膜,研究紫外光驱动下气敏特性与调控方法。主要内容包括:薄膜结构参数调控与生长机理;紫外光波长/强度以及贵金属修饰与气敏特性之间的内在关联;高气敏性能气体传感器构筑与应用初探。项目注重解决模板表面诱导和空间限域效应下敏感薄膜的可控构筑以及阵列薄膜对紫外光场的调制效应两个科学问题;旨在获得紫外光驱动下具有优异气敏性能的气体传感器,并研究相关机理。本项目研究将揭示阵列精细结构对气敏性能的影响机制,也为二氧化氮、臭氧等气体的高性能传感器研究提供基础。

项目摘要

半导体式气体传感器由于体积小、重量轻、便于集成化等优点,现已在工业危险气体泄露、有毒有害气体检测、易燃易爆气体预警等领域得到广泛应用。然而,其仍然存在响应时间较长(长达几十秒至数分钟)、灵敏度低、工作温度高等缺点。因此,本项目基于有机框架化合物材料(MOFs)探索出较为规则的球形ZIF-8材料的合成条件,研究不同退火温度下材料表面粗糙程度的变化情况,探究了不同退火温度和紫外光驱动下材料的气敏特性;结果表明当退火温度为400℃,紫外光功率为3.60 mW/cm2时,制备的器件对甲醛气体表现出较好的气敏特性。进一步在合成过程中利用CuCl2刻蚀ZIF-8前驱物,制备了不同修饰比例的ZnO-CuO空心纳米笼异质结构复合材料,探究了不同比例下气敏材料的敏感特性,结果表明当CuO的质量比达到1 wt%时,对硫化氢气体表现出高响应、低工作温度,低检测下限、高选择、一致性和重复性等气敏特性。而研制的α-Fe2O3多孔空心球阵列薄膜、ZnO@CuO多孔空心球有序阵列、聚苯胺类有机半导体材料、Au修饰的ZnFe2O4卵黄状球壳结构和AuPd合金修饰的SnO2中空纳米球材料,不仅是本项目研究内容和目标的进一步补充,更扩展了目标气体的检测种类,实现对不同气体的高性能检测。同时基于这些气体传感器,开发了在线测试系统,对氨气、硫化氢等多种目标气体进行实时在线检测。通过本项目的顺利实施,将为高性能传感器的研制及对有毒有害气体的检测提供数据和物质支持,也将为传感器的实际应用提供理论基础和借鉴作用。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
4

气载放射性碘采样测量方法研究进展

气载放射性碘采样测量方法研究进展

DOI:
发表时间:2020
5

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018

高磊的其他基金

批准号:11502153
批准年份:2015
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41604114
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000229
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81603501
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81774170
批准年份:2017
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:81902041
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701872
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51908286
批准年份:2019
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39400118
批准年份:1994
资助金额:6.70
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41301233
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31660651
批准年份:2016
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31602155
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41807351
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81502210
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41701585
批准年份:2017
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51508159
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81001272
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31600299
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601052
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51248008
批准年份:2012
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81603579
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41807417
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81671731
批准年份:2016
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:51705017
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61705023
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41771263
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:41676066
批准年份:2016
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
批准号:81673200
批准年份:2016
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:41106098
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400207
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

紫外光照下氧化锌微纳结构阵列薄膜的气敏特性及其调控

批准号:11674320
批准年份:2016
负责人:段国韬
学科分类:A2011
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
2

SnS2微/纳米结构多孔阵列薄膜的可控构筑及其气敏特性研究

批准号:51802252
批准年份:2018
负责人:戴正飞
学科分类:E0207
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
3

TiO2/SnO2纳米晶复合材料薄膜紫外光照下气敏机理研究

批准号:51072141
批准年份:2010
负责人:林志东
学科分类:E0207
资助金额:37.00
项目类别:面上项目
4

硅基纳米薄膜湿敏元件阵列研制

批准号:60074031
批准年份:2000
负责人:王兢
学科分类:F0303
资助金额:18.00
项目类别:面上项目