鈉及鈦摻雜SiO2複合粉體之製備及濕度感測性質研究

Translated title of the thesis: Preparation and humidity sensing properties of SiO2 composite powder doped with TiO2 and sodium salts
  • 羅 敬翔

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

濕度感測器為一種能感測環境當中水分含量多寡之元件,利用水分子在材料表面吸附和脫附過程中,造成不同物理或化學性質之變化,並換算得知濕度之高低。一般而言,好的濕度感測器須具備靈敏度佳、反應時間短、感測範圍大、遲滯現象小、性質穩定、可長時間使用等性質。於眾多濕度感測材料中,SiO2具有穩定度高、無污染、抗腐蝕且可於商業上大量製造等特點,而被廣為研究。此SiO2材料多數使用溶膠凝膠法(sol-gel)進行合成,此方法之缺點為反應時間過長,約需數十小時至數天之時間,且常須經由煆燒之步驟,浪費?多時間及能源,其在低濕度之感測上,靈敏性較差,可感測範圍窄。因此,SiO2材料之合成方式之改善及濕度感測性質之提升,成為值得研究的方向。 本研究以SiO2為主成分製成濕度感測材料,藉由添加不同比例之偏鈦酸以形成TiO2摻雜於SiO2材料中,並與添加草酸及不同含量鈉金屬鹽類(檸檬酸鈉及氯化鈉)之試樣比較,探討其表面形貌、化學結構、親疏水性、濕度感測等性質之差異。研究結果顯示,不同Si:Ti配比之粉體可以溶液法在室溫下合成而得,其合成反應時間短,粒徑大小約為100~200 nm,其主成分為非晶相之SiO2,添加草酸之試樣也可由FT-IR證實其存在,且草酸之添加可提升粉體之親水性。 在濕度感測性質方面,以添加草酸之Si:Ti = 1:1配比再添加4 mol% 檸檬酸鈉或1 mol% 氯化鈉之兩組試樣具有較佳性質表現,在不同相對濕度下其阻抗值變化可達4個數量級,並具有高的靈敏性,反應及回復時間分別約為10 8秒及25 22秒,且兩試樣皆呈現小的遲滯現象,約為3%左右,在高低濕度循環測試及長時間量測下,阻抗值皆無明顯受到改變,證實其具有良好的重複性及穩定性。因此,本研究所合成之材料具有可應用於商業濕度感測器之潛力。
Date of Award2017 Aug 30
Original languageChinese
SupervisorChii-Shyang Hwang (Supervisor)

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鈉及鈦摻雜SiO2複合粉體之製備及濕度感測性質研究
敬翔, 羅. (Author). 2017 Aug 30

Student thesis: Master's Thesis