课题基金 / 基金详情

高分散负载Zn的石墨炔纳米墙可控构筑及可见光激发室温气敏特性研究

批准号:
62171359
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
于灵敏
依托单位:
学科分类:
敏感电子学与传感器
结题年份:
2025
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
阴明利、杜红波、于家辉、刘琴、胡崇豪、陈阳、王天昱、董天阳

项目摘要

结项摘要

于灵敏的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
本征带隙石墨炔有望成为新一代高性能室温气敏材料。然而,其优异气敏性能发挥受限于二维片层堆叠和功能化颗粒团聚。本项目拟以多孔ZnO纳米墙为限域生长模板,利用热蒸发石墨炔粉及其与ZnO局域位点的原位还原反应,可控制备高分散负载Zn纳米颗粒的石墨炔纳米墙 NO2敏感材料。通过研究制备工艺对产物微观组织的影响规律、Zn纳米颗粒负载对室温NO2气体灵敏度的影响规律、不同性质的可见光(波长、功率)对室温NO2响应-恢复时间的作用规律,揭示负载Zn的石墨炔纳米墙的生长和调控机制、获得室温NO2气体灵敏度与Zn纳米颗粒尺寸、分布状态和负载量之间的内在关系、阐明Zn纳米颗粒负载对石墨炔纳米墙NO2气体响应的增敏机理以及可见光激发在NO2吸附-脱附过程中的作用机制,实现室温下对100ppb级NO2高灵敏、快响应的气体探测。本项目的实施,对开发高性能室温型NO2传感器核心敏感材料提供有价值的理论基础和实验依据。
英文摘要
Graphdiyne is proposed as new generation of promising gas sensing materials at room temperature due to its intrinsic band gap. However, its excellent gas sensing performances are limited by the intersheet stacking and functional nanoparticles aggregation. In this project, graphdiyne nanowalls supported highly dispersed Zn nanoparticles based NO2 sensing materials will be assembled by combination of thermal evaporation of graphdiyne powders and its local reduction with the confinement growth template of ZnO nanowalls. By investigating of the dependence of the relative technology parameters of thermal evaporation on the microstructures of the as prepared samples, the effect of Zn nanoparticle support on the room temperature NO2 gas sensitivity and the function rule of the distinctive characteristics (wavelength and power) of visible light on the room temperature NO2 gas response-recovery time, this project aims to reveal the growth and tuning mechanisms of graphdiyne nanowalls supported Zn nanoparticles, obtain the interrelationship between the room temperature NO2 sensitivity and the Zn nanoparticles size, distribution state and loading capacity, clarify the NO2 sensitization mechanisms of graphdiyne nanowalls by Zn nanoparticles support and function mechanisms of visible light irradiation on the NO2 gas adsorption and desorption process. On this basis, the high gas sensitivity and rapid response to 100ppb NO2 at the room temperature will be realized. Overall, the implementation of this project will provide valuable theoretical bases and experimental evidence for the development key gas sensing materials of high performance room temperature type NO2 gas sensors .
本征带隙石墨炔有望成为新一代高性能室温气敏材料。然而,其优异气敏性能发挥受限于二维片层堆叠和功能化颗粒团聚。本项目以多孔ZnO纳米墙为限域生长模板,利用热蒸发石墨炔粉及其与ZnO局域位点的原位还原反应,可控制备出了高分散负载Zn纳米颗粒的石墨炔纳米墙 NO2敏感材料。研究了热蒸发相关工艺参数(石墨炔粉末质量、蒸发温度)对石墨炔形貌和微观结构等的影响规律,发现石墨炔纳米墙的厚度随着石墨炔粉末蒸发温度的增加而增加,当蒸发温度为600℃时,石墨炔纳米墙厚度为53nm。GDY纳米墙的表面Zn纳米颗粒负载量随着GDY蒸发质量的增加逐渐增大。当石墨炔粉末蒸发质量为20 mg时,Zn纳米粒子直径约为3 nm,能够均匀而离散化地分布在GDY纳米墙表面。气敏性能结果表明,最优Zn/GDY传感器在室温下对100 ppm的NO2的响应值可达到52%,探测浓度极限低至100 ppb,响应-恢复时间为46s和51s。相比黑暗条件下的传输特性曲线,石墨炔薄膜在640 nm的光照下具有最大的调节电子转移特性的能力,而410 nm的调节能力最弱,即石墨炔薄膜对640nm光的波长具有选择性。在640nm的可见光激发条件下,Zn/GDY薄膜对NO2 气体的响应-恢复时间缩短为5s和40 s。这是由于石墨炔薄膜固有的高迁移率和适中的带隙,有助于光生电子空穴载流子的分离和迁移。同时,Zn-GDY界面间的内建电场可以在光照下快速分离光生载流子,也使响应速度加快。所得结果不仅对研发高性能室温NO2敏感核心材料提供重要的实验依据,而且可为推动气体敏感探测领域的研究提供有价值的参考。
高选择强抗湿兼备的垂直取向金属卟啉基COF纳米片及其NO2气敏性能
  • 批准号:
    62571413
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    于灵敏
  • 依托单位:
高分散负载Zn的石墨炔纳米墙可控构筑及可见光激发室温气敏特性研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    57万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    于灵敏
  • 依托单位:
二维柔性ZnO纳米墙/石墨烯气敏传感器的缺陷协同及拮抗效应研究
  • 批准号:
    51202177
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    于灵敏
  • 依托单位:
国内基金
海外基金