目录
第一章绪论 (1)
1.1 引言 (1)
1.2 气体传感器概述 (1)
1.2.1 气体传感器的分类 (2)
1.2.2 气体传感器的应用 (2)
1.3 氧化物半导体气体传感器 (3)
1.3.1 氧化物半导体气体传感器的分类 (3)
1.3.2 氧化物半导体气体传感器的工作原理 (3)
1.3.3 氧化物半导体气体传感器的主要性能参数 (4)
1.3.4 氧化物半导体气体传感器气敏性能的改进 (5)
1.4 ZnO气体传感器 (6)
1.4.1 ZnO的特征和性质 (6)
1.4.2 ZnO气体传感器的研究现状 (7)
1.4.3 ZnO气体传感器的发展趋势 (9)
1.5 本论文研究的目的及主要内容 (9)
第二章实验设备与测试、分析仪器 (11)
2.1 主要实验设备 (11)
2.2 分析仪器 (11)
2.2.1 X射线衍射仪（XRD） (11)
2.2.2 扫描电子显微镜（SEM） (12)
2.2.3 透射电子显微镜（TEM） (12)
2.2.4 热重分析仪（TG） (12)
2.2.5 拉曼光谱仪（Raman） (13)
2.2.6 荧光光谱仪（PL） (13)
2.2.7 比表面积和孔隙分析仪 (13)
2.2.8 X射线光电子能谱仪（XPS） (13)
2.3 气敏性能测试 (14)
2.3.1 气敏元件的结构与制备 (14)
2.3.2 气敏性能的测试 (15)
第三章 ZnO纳米片的制备、缺陷调控及气敏性能 (17)
3.1 ZnO纳米片的制备及缺陷调控 (17)
3.1.1 实验试剂 (17)
3.1.2 实验部分 (18)
3.2 ZnO纳米片的表征 (18)
3.2.1 结构与形貌分析 (18)
3.2.2 比表面积测量 (22)
3.3 气敏性能测试 (22)
3.3.1 ZnO纳米片的最佳工作温度 (22)
3.3.2 ZnO纳米片对不同浓度丙酮的响应 (23)
3.3.3 ZnO纳米片对丙酮的响应-恢复特性 (23)
3.3.4 ZnO纳米片的选择性 (25)
3.4 ZnO纳米片的缺陷表征及其与气敏性能的内在关联 (26)
3.4.1 光致发光谱（PL） (26)
3.4.2 X射线光电子能谱（XPS） (27)
3.5 气敏机理 (28)
3.6 本章小结 (30)
第四章 GO/ZnO复合材料的制备及其气敏性能 (31)
4.1 GO/ZnO复合材料的制备 (32)
4.1.1 实验试剂 (32)
4.1.2 实验部分 (32)
4.2 GO/ZnO复合材料的表征 (33)
4.2.1 形貌与结构分析 (33)
4.2.2 比表面积测量 (37)
4.3 气敏性能测试 (37)
4.3.1 GO/ZnO复合材料的最佳工作温度 (37)
4.3.2 GO/ZnO复合材料对不同浓度二甲胺的响应 (38)
4.3.3 GO/ZnO复合材料对二甲胺的响应-恢复特性 (39)
4.3.4 GO/ZnO复合材料的选择性 (41)
4.4 GO/ZnO复合材料的缺陷表征及与气敏性能的内在关联 (42)
4.4.1 光致发光谱（PL） (42)
4.4.2 X射线光电子能谱（XPS） (43)
4.5 本章小结 (44)
第五章 ZnO空心球的制备及其气敏性能 (46)
5.1 ZnO空心球的制备 (46)
5.1.1 实验试剂 (46)
5.1.2 实验部分 (47)
5.2 ZnO空心球的表征 (47)
5.2.1 结构与形貌分析 (47)
5.2.2 比表面积测量 (52)
5.3 气敏性能测试 (52)
5.3.1 ZnO空心球的最佳工作温度 (53)
5.3.2 ZnO空心球对不同浓度二甲胺的响应 (53)
5.3.3 ZnO空心球对二甲胺的响应-恢复特性 (54)
5.3.4 ZnO空心球的选择性 (55)
5.4 ZnO空心球的缺陷表征及其与气敏性能的内在关联 (55)
5.4.1 光致发光谱（PL） (55)
5.4.2 X射线光电子能谱（XPS） (57)
5.5 本章小结 (58)
第六章全文总结 (59)
参考文献 (60)
发表论文和科研情况说明 (70)
致谢 (71)
第一章绪论
第一章绪论
1.1 引言
进入21世纪以来，全球经济快速发展，人们的生活水平日益提高，人类社会在经济和科技等领域取得瞩目成就的同时也给人们的生产生活带来了负面影响。一方面，工业产品的种类随着生产规模的不断扩大而逐渐增多，所用的原料和产生的有毒有害、易燃易爆气体的种类和数量也在不停增加。如果泄漏到空气中就会引起严重的污染，也极有可能会导致火灾、爆炸等危险事故的发生，对人身和财产安全构成极大的威胁。另一方面，随着人们生活水平的提高，煤气、天然气及液化石油气的使用已经进入千家万户，因家庭可燃性气体泄漏引起的火灾和爆炸事故也时有发生。另外，近年来由于居室环境污染导致人们患白血病的案例日益增多，如何检测和监控装饰材料释放的甲醛等挥发性有机物已引起社会的广泛关注，也对检测方法提出了更高的要求。因此，如何有效地探测工厂中的毒害性气体和室内的污染性气体并对其进行预警，成为科研人员的首要任务。
与传统的质谱、色谱和红外等气体检测方法相比，气体传感器因其灵敏度高、响应快、体积小、便于携带和低成本等优势成为人们研究的热点。其实在20世纪初期，就有人开始了对气体传感器的研究。不过最初主要是用于检测和监控瓦斯气和煤气等气体，随着人们对安全、健康问题和其他科学技术[1, 2]（如：信息处理技术和纳米技术，尤其是纳米材料的应用）的关注，气体传感器获得很大发展，拓延到生活、生产、环保和科研等方方面面[3, 4]。其中应用最广、发展最快、研究最多的气体传感器之一是金属氧化物类气体传感器，因为其响应-恢复迅速、响应值高、选择性好、结构简单、价格低廉等特点受到研究人员的青睐。
1.2 气体传感器概述
人类社会在发展经济的过程中，也逐渐意识到工业发展带来的不良后果：酸雨、臭氧层破坏、温室效应等环境问题日益严重，尤其是现在的雾霾天气严重影响了人们的生产和生活，使得人们越来越重视对有毒害、有污染性气体的检查和监测，这就是气体传感器发展的现实基础。气体传感器是一种将被测气体的成分和浓度转换成适当的电信号或光信号的敏感器件。无论采用物理方法还是化学方法，凡是用来检测气体浓度和成分的传感器件均称为气体传感器。随着科技的发展，气体传感器能检测的气体在不断增多，气体传感器的类型也日益丰富。