硫化钼氢气传感器的设计方法研究

发布时间：2024-03-02 15:39

　　氢气作为一种清洁、可再生能源,在工业、生活中应用越加广泛,目前,许多国家正在大力推动氢能发展。然而,氢气无色无味且易燃易爆,因此,随着氢能应用范围扩大,为确保安全,需要有效的监测的方法。氢气传感器因其可直接在被测环境中布点、组网,实现全覆盖、全天候实时的氢气监测,而被广泛研究与应用。然而,常见的低成本的金属氧化物氢气传感器,氢敏材料在高温环境下工作,存在安全隐患。因此,本文旨在设计一款以Mo S2做氢敏材料的电阻型氢气传感器,Mo S2优异的气敏特性与低成本,使所设计的氢气传感器可在常温下工作且成本低、使用简单。传感器的设计与研究分为气敏材料、气敏结构、接口检测电路三部分进行。首先研究Mo S2作为气敏材料的理论基础。在微观层面建模分析了Mo S2材料的氢气传感机理,基于密度泛函理论进行计算,根据计算结果,详细分析了H2分子在单层1T相和2H相Mo S2表面的位点吸附。结合态密度与电荷转移,阐述了H2分子与单层Mo S2间相邻原子间的相互作用,解释了吸附能表现出较大差异的原因。从理论层面证明Mo S2材料可用于氢气传感,为氢气传感器设计提供有力的理论支撑。并且,基于理论分析,选择吸附能...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-3Pd纳米立方体-固定TiO2纳米纤维的氢气传感器[36]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-6-应和恢复时间（25s/1s）。此外，气体传感器对氢气表现出非常好的选择性。气体传感器的特别快的动力学原因在于其支架结构，TiO2纳米纤维中表现出高孔隙率，使其中氢分子的扩散显着增强。此外，由于Pd的溢出效应，更多的氢原子移动到传感层的表面，有助....

图1-4氢气感器的制造和传感层的沉积以及气体传感装置[37]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-6-应和恢复时间（25s/1s）。此外，气体传感器对氢气表现出非常好的选择性。气体传感器的特别快的动力学原因在于其支架结构，TiO2纳米纤维中表现出高孔隙率，使其中氢分子的扩散显着增强。此外，由于Pd的溢出效应，更多的氢原子移动到传感层的表面，有助....

图1-5H原子在不同位置的能量分布[38]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-所示。由于金属和石墨烯的功函数不同，在石墨烯和金属之间的界面上形成了势垒。在注入氢气时，Pd-Ag的功函数由于金属氢化物的形成而改变，导致气体传感器中电阻大变。然而，气体传感器显示出不完全的恢复，因为吸附在Pd-Ag合金纳米颗粒表面上的氢分子或....

图1-6Pd-MoS2基传感器的制作[17]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-8-图1-6Pd-MoS2基传感器的制作[17]Agrawal等人[39]在SiO2/Si衬底上制作了边缘取向垂直排列的MoS2薄片三维网络，如图1-7所示。拉曼、PL和FE-SEM结果证实合成的薄片是边缘取向的垂直排列，并且很少分层。在28~15....

本文编号：3917036