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氧化锌薄膜的氨气传感性能及其影响因素实验研究开题报告

 2020-02-10 11:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

1设计的目的及意义

液氨用途广泛,可作医药和农药原料、有机化工产品的氨化原料以及降温制冷剂。但液氨存储不当可能会导致氨气泄漏,氨气是一种有刺激性气味有毒有害且易燃易爆炸的气体,可以直接参与并加速大气中铵盐的形成,对大气中雾霾颗粒的形成起到至关重要的作用[1]。氨气可以吸收皮肤组织中的水分,使组织蛋白变性,组织脂肪皂化,破坏细胞膜结构,对皮肤组织具有腐蚀和刺激作用[2-4]。人类处于氨气含量为700mg/m3的环境中持续半个小时即可中毒,而当浓度达到1750~4000mg/m3则可危及生命[1]。故而针对氨气的气敏传感器具有一定的研究意义和实用价值,以便我们及时发现对我们有危及性的氨气浓度从而做出相应的措施。

目前氨气传感器气体传感器按照气敏特性可分为半导体传感器、电化学传感器、接触燃烧式传感器、红外吸收型传感器、声波传感器、高分子传感器等。在这些传感器中应用最为广泛的是半导体氨气传感器,约占总的氨气传感器的60%[5]

半导体气体传感器主要分为两大类:(1)无机半导体气体传感器,目前研究比较多的气敏材料包括sno2、zno、in2o3、wo3、tio2、fe2o3、fe3o4、cuo、al2o3[6,7],除此之外还包括复合金属氧化物,复合金属氧化物主要为钙钛型(abo3)和k2nif4(a2bo4)两种结构;(2)有机半导体气体传感器,主要是酞菁类聚合物为代表的敏感材料[7]

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2. 研究的基本内容与方案

2研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1设计目标

本次设计依据电阻型金属氧化物半导体气体传感器气敏机理[7],测量在一定浓度的氨气(n2和o2为背景气体)中氧化锌薄膜的导电性变化情况,分析其基本的响应机制;测量不同影响因素下的氧化锌气敏特性,分析并总结各因素对于氧化锌薄膜的氨气气敏特性的影响。

2.2设计基本内容

(a)探究氧化锌薄膜的氨气气敏特性

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3. 研究计划与安排

3进度安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解气敏传感器的不同类型及其优势劣势,对气敏传感器的性能参数及其定义有明确的了解,完成开题报告。

第4- 6周:完成英文文献翻译,进一步完善研究目标,理解以氧化锌为例的半导体材料对氨气的响应机制,推导其可能的影响因素。

第7 - 9周:通过实验测量氧化锌薄膜在一定浓度氨气环境中的导电率变化情况,分析其响应机制,完成对氧化锌薄膜气敏特性影响因素的探究实验。

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4. 参考文献(12篇以上)

4参考文献

[1]朱宝余,孙成勋,王兰,等.氨气检测仪研究现状[j].化工进展,2017,36:27-33.

[2] wang t,sun z,huang d,et al. studies onnh3 gas sensing by zinc oxide nanowire-reduced graphene oxide nanocomposites[j].sensors amp; actuators: b. chemical,2017,252:284-294.

[3] b. timmer, w. olthuis , a. v. d,et al.berg.ammonia sensors and their applications—a review[j]. sensors amp; actuators: b. chemical,2005 ,107(2):666-677.

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