| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 主要符号表 | 第20-21页 |
| 1 绪论 | 第21-41页 |
| 1.1 气体传感器的应用及研究意义 | 第21-22页 |
| 1.2 SnO_2气敏材料研究现状 | 第22-33页 |
| 1.3 SnO_2气敏特性的计算机模拟计算 | 第33-35页 |
| 1.4 密度泛函理论基础 | 第35-39页 |
| 1.5 本文研究思路及主要研究内容 | 第39-41页 |
| 2 实验方法及计算机模拟计算方法 | 第41-53页 |
| 2.1 气敏材料制备方法 | 第41-42页 |
| 2.2 材料表征方法 | 第42-43页 |
| 2.3 气敏性能测试 | 第43-45页 |
| 2.3.1 目标气体简介 | 第43-44页 |
| 2.3.2 气敏性能参数 | 第44-45页 |
| 2.4 模拟计算方法 | 第45-53页 |
| 2.4.1 Bloch定理 | 第45-47页 |
| 2.4.2 第一性原理赝势法 | 第47-48页 |
| 2.4.3 计算过程 | 第48-50页 |
| 2.4.4 计算平台及参数设置 | 第50-51页 |
| 2.4.5 本文计算内容 | 第51-53页 |
| 3 溶胶凝胶法制备SnO_2纳米颗粒及其气敏特性 | 第53-79页 |
| 3.1 SnO_2纳米颗粒的制备和表征 | 第53-55页 |
| 3.1.1 材料制备 | 第53-54页 |
| 3.1.2 材料表征 | 第54-55页 |
| 3.2 低功耗微热板式气敏元件的制备 | 第55-58页 |
| 3.2.1 微热板简介 | 第55-56页 |
| 3.2.2 微热板式气敏元件的制备 | 第56-58页 |
| 3.3 气敏性能测试及结果分析 | 第58-63页 |
| 3.3.1 最佳工作温度 | 第59-60页 |
| 3.3.2 TiO_2和CNT的最佳掺杂比例 | 第60页 |
| 3.3.3 乙醇气体检测结果 | 第60-63页 |
| 3.4 SnO_2纳米颗粒的气敏机理分析 | 第63-66页 |
| 3.4.1 SnO_2基体材料的气敏机理 | 第63页 |
| 3.4.2 TiO_2掺杂提升SnO_2材料气敏特性机理 | 第63-65页 |
| 3.4.3 碳纳米管(CNT)掺杂提升SnO_2材料气敏特性机理 | 第65-66页 |
| 3.5 SnO_2(110)晶面气体吸附特性的模拟计算及结果分析 | 第66-78页 |
| 3.5.1 SnO_2块体材料建模及其能带结构 | 第66-68页 |
| 3.5.2 SnO_2(110)晶面结构及其物理特性 | 第68-69页 |
| 3.5.3 氧在SnO_2(110)晶面的吸附 | 第69-74页 |
| 3.5.4 乙醇、甲醇和甲醛在已吸附氧的SnO_2(110)晶面的吸附特性 | 第74-78页 |
| 3.6 本章小结 | 第78-79页 |
| 4 碳球模板法制备CuO/SnO_2空心微球及其气敏特性 | 第79-96页 |
| 4.1 CuO/SnO_2空心微球材料的制备和表征 | 第79-84页 |
| 4.1.1 纯净SnO_2空心微球的制备 | 第79页 |
| 4.1.2 CuO/SnO_2空心微球材料的制备 | 第79-80页 |
| 4.1.3 CuO/SnO_2材料表征 | 第80-84页 |
| 4.2 气敏性能测试及结果分析 | 第84-88页 |
| 4.2.1 气敏元件制备及气敏性能测试方法 | 第84页 |
| 4.2.2 最佳工作温度 | 第84-85页 |
| 4.2.3 CuO最佳掺杂比例 | 第85-86页 |
| 4.2.4 响应/恢复特性 | 第86-87页 |
| 4.2.5 选择特性 | 第87-88页 |
| 4.3 CuO/SnO_2复合材料的气敏提升机理 | 第88-90页 |
| 4.4 Cu替位掺杂SnO_2(110)还原面的气体吸附特性模拟计算 | 第90-94页 |
| 4.4.1 Cu替位掺杂SnO_2(110)还原面的建模及结构优化 | 第90页 |
| 4.4.2 O_2分子在Cu替位掺杂SnO_2(110)还原面的吸附 | 第90-92页 |
| 4.4.3 乙醇等在Cu替位掺杂且吸附氧的SnO_2(110)还原面的吸附 | 第92-94页 |
| 4.5 本章小结 | 第94-96页 |
| 5 溶胶凝胶-碳球模板法制备Ag/SnO_2空心微球及其气敏特性 | 第96-113页 |
| 5.1 表面修饰纳米Ag颗粒的SnO_2空心微球材料的制备及表征 | 第96-101页 |
| 5.1.1 SnO_2空心微球材料的制备 | 第96页 |
| 5.1.2 表面修饰纳米Ag颗粒SnO_2空心微球材料制备 | 第96-97页 |
| 5.1.3 材料表征 | 第97-101页 |
| 5.2 表面修饰纳米Ag的SnO_2空心微球材料气敏性能测试及结果分析 | 第101-105页 |
| 5.2.1 最佳工作温度 | 第101-103页 |
| 5.2.2 气体响应特性 | 第103-104页 |
| 5.2.3 选择特性 | 第104-105页 |
| 5.3 表面修饰纳米Ag的SnO_2空心微球材料合成机理和气敏机理 | 第105-107页 |
| 5.3.1 材料合成机理 | 第105页 |
| 5.3.2 材料气敏机理 | 第105-107页 |
| 5.4 表面修饰Ag的SnO_2(110)还原面上气体吸附特性的模拟计算 | 第107-112页 |
| 5.4.1 表面修饰Ag的SnO_2(110)还原面建模及结构优化 | 第108页 |
| 5.4.2 氧在表面修饰Ag的SnO_2(110)还原面吸附特性 | 第108-111页 |
| 5.4.3 乙醇等气体在表面修饰Ag的SnO_2(110)还原面吸附特性 | 第111-112页 |
| 5.5 本章小结 | 第112-113页 |
| 6 基于生物模板的仿生分级SnO_2材料及其气敏特性 | 第113-127页 |
| 6.1 仿生分级SnO_2纳米微结构的制备及表征 | 第113-119页 |
| 6.1.1 材料制备 | 第113-114页 |
| 6.1.2 材料表征 | 第114-119页 |
| 6.2 气敏性能测试及结果分析 | 第119-124页 |
| 6.2.1 旁热式气敏元件制作 | 第119页 |
| 6.2.2 最佳工作温度 | 第119-120页 |
| 6.2.3 连续响应测试 | 第120-121页 |
| 6.2.4 响应/恢复特性 | 第121-122页 |
| 6.2.5 选择特性 | 第122-123页 |
| 6.2.6 长期稳定性 | 第123-124页 |
| 6.3 生物模板气敏材料合成机理和气敏机理 | 第124-125页 |
| 6.3.1 材料合成机理 | 第124页 |
| 6.3.2 仿生分级SnO_2纳米材料气体灵敏度提升机理 | 第124-125页 |
| 6.4 本章小结 | 第125-127页 |
| 7 结论与展望 | 第127-131页 |
| 7.1 结论 | 第127-129页 |
| 7.2 创新点 | 第129页 |
| 7.3 展望 | 第129-131页 |
| 参考文献 | 第131-141页 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 | 第141-142页 |
| 致谢 | 第142-143页 |
| 作者简介 | 第143页 |
