溶胶凝胶法纳米复合薄膜气敏光学特性研究

作     者：樊玉凤 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯金垣

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

主      题：纳米复合薄膜 气敏 光反射率 灵敏度 溶胶凝胶法 

摘      要：纳米复合薄膜在光电技术、生物技术和能源技术等各个领域的应用前景都很广泛。目前，纳米金属复合薄膜的制备方法已经多种多样，其中，溶胶凝胶法是最普遍的制膜技术之一，它具有工艺简单、用料省、烧结温度低、纯度高且均匀度好等诸多优点。 半导体型金属氧化物中具有代表性的是SnO金属氧化物，其薄膜在气敏传感器、薄膜电阻、电热转换层、太阳能电池和透明电极等领域已经得到广泛应用。纯SnO是一种广谱气敏材料，但是选择性、灵敏度和可靠性因素不是很理想，所以近些年来的研究偏向于寻找合适的金属元素进行掺杂，以改善薄膜的气敏光学特性。而TiO因其光催化活性强、无毒和化学性质稳定等优点，经常被用作添加剂或者基材，应用广泛。 基于该课题的前期研究成果(掺杂单一元素Cu、TiO)和国内外研究现状，本课题选用SnO金属氧化物做基体，混合掺杂金属元素CuiO和FeiO，采用溶胶凝胶法制备薄膜，并分别在乙醇和丙酮中发生气敏反应，用分光光度计测试其光反射谱，并分别在常温、加温和光照下研究其返回特性。 实验结果表明，5%CuiOnO混合掺杂的丙酮气敏特性最好，灵敏度最高达到23.9%;其次是1%FeiOnO掺杂的乙醇气敏特性。对于返回特性，100℃加温3分钟和红外线光照10分钟后，测试光反射谱表明返回特性表现良好，能在较短时间和较宽波段内返回，常温不理想。可见气敏特性的好坏与掺杂元素、掺杂比例和气敏反应环境等因素有关。由于气敏光学检测具有许多优点：常温检测、精度高和选择性好等，今后可尝试将薄膜应用于气敏传感器，考察其实用价值。