1. 研究目的与意义（文献综述）

随着人类对能源的需求量日益增长，化石燃料等不可再生能源面临枯竭的危险，化石燃料对环境的影响也不容忽视。所以，开发和利用新能源成为越来越迫切的要求，越来越受到人们的关注。氢气，一种重要的清洁能源和化工原料，氢气本身无毒，完全燃烧放出的热量约为同质量甲烷的两倍多（液氢完全燃焼约为同质量汽油的3倍），且燃烧后的产物为水（2h#8322; o#8322;=点燃= 2h#8322;o），不污染空气。所以，它被认为是理想的清洁，高能燃料。在航空航天、燃料电池、金属冶炼、化工合成等领域有着广泛的应用。目前，作为高能燃料，液氢已应用于航天等领域；作为化学电源，氢氧燃料电池已经被应用，如用作汽车的驱动能源等。氢气，一种分子量小、渗透性强且无色透明、无臭无味、无毒、易燃易爆的气体，是世界上已知最轻的气体，密度非常小，只有空气的 1/14。在常温常压下氢气极易燃烧，空气中，其浓度超过 4%遇明火即会爆炸，易燃范围为 4～74.4%。由于氢气具有最小的分子，很容易泄漏，任何与氢气制备、储存、运输和使用相关的设施都有可能发生氢气泄漏，在泄漏后难以察觉，进而极有可能导致爆炸事故。一些重要的设施也需要安全检测氢气浓度，例如：化工厂车间需安装氢气浓度报警器，随时监测车间氢气浓度，确保安全；燃料电池发电站和汽车需要随时监控燃料供给系统中氢气浓度随输出功率变化的趋势，以实现能源的充分利用；潜艇在水下潜伏需要实时监测舱内的氢气浓度，以避免发生安全事故等。因此，对氢气泄漏和氢气浓度进行实时监测的技术尤为重要。

气体传感器包括:半导体气体传感器、电化学气体传感器、催化燃烧式气体传感器、热导式气体传感器、红外线气体传感器、固体电解质气体传感器等，金属氧化物半导体（mos）传感器是目前应用最为广泛的一类气体传感器。mos传感器由于可测量的气体范围广，大规模生产成本低，结构简单，体积小，响应恢复时间快，与其他电子系统兼容性好等诸多优点而成为气体传感器中研究的热点。然而，对各种气体的选择性较差限制了它的应用，特别是对h₂的选择性。在mos传感器的研究过程中，选择性一直是其研究的核心内容之一，可以通过使用掺杂、催化剂、过滤膜，制备特殊结构，表面修饰等方法进行改进，例如，inyawilert等研究了掺杂0.1~2 wt.%铑(rh)的sno₂纳米颗粒薄膜。结果表明，掺杂rh的sno₂传感器对no ₂ , so ₂ , c ₂ h ₄ , c ₃ h ₆ o, ch 4 , h ₂ s 和co均表现出较高的h₂选择性。liewhiran等人报道,掺杂pd的sno ₂传感器(0.2 wt. % pd / sno ₂、10μm厚度)对h ₂显示超高的响应。在tournier等人的研究中发现，在sno₂膜上沉积的sio₂过滤膜对氢具有高度选择性等等。

本论文采用化学法合成介孔sio₂作为表面改性层，以提高传感器对h₂的选择性和敏感性。由于介孔材料具有极高的比表面积、规则有序的孔道结构、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点，利用其可以高度提高mos传感器的气体传感性能，提高传感器对h₂的选择性和敏感性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以阳离子表面活性剂ctab为模板,正硅酸四乙酯teos作硅源,在室温条件下制备介孔二氧化硅；c-sno₂粉体糊状物和预先制备好的介孔二氧化硅被应用于基底，基底上以机械自动化丝网印刷技术打印互相交叉的pt电极，采用丝网印刷技术制作基于sio₂改性的气体传感器。

材料表征：对对介孔sio₂和气体传感器表面形貌进行结构表征和电化学性能测试，通过xrd、sem、tem、气体吸附等表征手段对其形貌结构及元素构成进行分析。

3. 研究计划与安排

第4－7周：按照设计方案，完成传感器制备。

第8－11周：sem分析、氢气、vocs气敏性能测量。

第12－14周：总结实验数据，完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] mehrdad asgari, fahimeh hooriabad saboor, yadollah mortazavi, abbas ali khodadadi. sno2 decorated sio2 chemical sensors: enhanced sensing performance toward ethanol and acetone [j]. materials science in semiconductor processing, 2017, 68: 87-96.

[2] ye zhu, zhixuan cheng, qun xiang, xikun chen, jiaqiang xu. synthesis of functionalized mesoporous tio2-sio2 with organic fluoroalcohol as high performance dmmp gas sensor [j]. sensors and actuators b, 2017, 248: 785-792.

[3] l. fekri aval, s.m. elahi, e. darabi, s.a. sebt. comparison of the mos capacitor hydrogen sensors with different sio2 film thicknesses and a ni-gate film in a 4% hydrogen–nitrogen mixture [j]. sensors and actuators b, 2015, 216: 367-373.