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1、學(xué)校代碼：10225學(xué)號(hào)：2130658基于鉑-鈀修飾石墨烯的氫氣傳感性能研究STUDYONTHEHYDROGENSENSINGPROPERTIESOFPT-PD/REDUCEDGRAPHENEOXIDE專業(yè)：機(jī)械工程作者：葉建新導(dǎo)師：彭倚天教授答辯日期：2016年02月東華大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要基于鉑-鈀修飾石墨烯的氫氣傳感性能研究摘要?dú)錃庾鳛榍鍧嵏咝У哪茉丛诟餍懈鳂I(yè)有著廣泛的應(yīng)用，但當(dāng)它在空氣中體積分?jǐn)?shù)超過4%時(shí)遇明火即會(huì)發(fā)生爆炸，且氫氣無色無味，泄漏時(shí)很難被察覺，因此開發(fā)具有良好性能的氫氣傳感器對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和
2、報(bào)警顯得尤為重要。石墨烯具有大比表面積和高載流子遷移率等獨(dú)特性質(zhì)，鉑(Pt)和鈀(Pd)金屬對(duì)氫氣具有較高的溶解性和選擇性，將Pt-Pd納米顆粒修飾到石墨烯表面制備氫敏材料，在構(gòu)筑高靈敏度的氫氣傳感器方面具有良好的前景。本文使用改進(jìn)Hummer法和超聲剝離法獲得了氧化石墨烯，通過一步還原法制備了鉑-鈀修飾還原氧化石墨烯(Pt-Pd/RGO)氫敏材料，Pt-Pd納米顆粒均勻分散在RGO表面；利用光刻工藝加工得到便于氫氣傳感器微型化和集成化的微電極陣列，通過介電泳沉積法將Pt-Pd/RGO氫敏感薄膜沉積在微電極上，實(shí)
3、現(xiàn)了Pt-Pd/RGO氫氣傳感器的組裝；搭建了傳感器性能測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠模擬不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境并對(duì)氫氣傳感器性能進(jìn)行在線檢測(cè)。本文對(duì)Pt-Pd/RGO氫氣傳感器進(jìn)行了一系列性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，包括不同氫氣濃度下的I-V、靈敏度、重復(fù)性和穩(wěn)定性等測(cè)試；探究了不同環(huán)境因素如溫度、濕度、流速及氣體載體等對(duì)該氫氣傳感器性能的I東華大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要影響，獲得如下結(jié)論：1、對(duì)比RGO與Pt-Pd/RGO敏感薄膜在不同氫氣濃度下的I-V特性曲線，驗(yàn)證了Pt-Pd納米顆粒在氫氣傳感器中具有明顯的選擇性作用；2、在氫氣濃度逐漸增加的
4、情況下對(duì)傳感器進(jìn)行連續(xù)性傳感性能測(cè)試，結(jié)果顯示傳感器具有良好的氫氣傳感性能，氣體響應(yīng)信號(hào)隨濃度的升高而增大；3、隨著循環(huán)的吸氫與脫氫過程，傳感器表現(xiàn)出良好的重復(fù)性和穩(wěn)定性；4、該傳感器具有較高的響應(yīng)靈敏度，常溫下氫氣最低檢測(cè)限可達(dá)50ppm，傳感器的響應(yīng)時(shí)間隨著氫氣濃度的升高而縮短，恢復(fù)時(shí)間隨著氫氣濃度的升高而延長；5、不同環(huán)境因素下的研究結(jié)果表明：溫度、濕度、氣體載體等對(duì)傳感器的性能具有很大影響，而一定范圍內(nèi)傳感器的性能基本不受氣體流速的影響。6、該傳感器的氫氣響應(yīng)特性與Pd合金晶格膨脹、金屬氫化物的形成及石墨
5、烯表面載流子濃度的改變這三者的綜合效應(yīng)相關(guān)。關(guān)鍵詞：Pt-Pd納米顆粒，還原氧化石墨烯，氫氣傳感器，傳感性能II東華大學(xué)碩士學(xué)位論文ABSTRACTSTUDYONTHEHYDROGENSENSINGPROPERTIESOFPT-PD/REDUCEDGRAPHENEOXIDEABSTRACTAsapotentialnewenergy，hydrogenhasbeenwidelyusedinallwalksoflife.However,hydrogenisflammableandexplosiveinairoverac
6、oncentrationof4vol%andcanhardlybeperceivedsinceitisodorlessandcolorless.Thereforehydrogenleakagedetectionandalarmhavebecomeessential.Grapheneshowsgoodprospectinnovelsensorapplicationbecauseofitsuniquepropertiesofhighsurfaceareaandhighcarriermobility.Platinum(
7、Pt)andpalladium(Pd)metalshavehighsolubilityandselectivitytohydrogen,hencetheperformanceofPtandPdnanoparticalesdecoratedgraphenehydrogensensorhasgreatpotentialtobeimproved.Inthispaper,grapheneoxidewasobtainedbyamodifiedHummer’smethodandultrasonicstrippingproce
8、ss.Pt-Pdnanoparticlesdecoratedreducedgrapheneoxide(Pt-Pd/RGO)hadbeensynthesizedviaasimpleone-stepchemicalreduction.Pt-PdnanocrystalswereuniformlydispersedonRGOsurface.Microelectrodes,whic
