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內(nèi)容簡介

　　傳感器是信息獲取的源頭，位于信息技術(shù)鏈條的最前端。本書從氣體傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和系統(tǒng)分類出發(fā)，重點(diǎn)圍繞基于混成電位原理的固體電解質(zhì)氣體傳感器的研究進(jìn)展、發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢進(jìn)行介紹。本書主要內(nèi)容包括固體電解質(zhì)氣體傳感器的種類和特點(diǎn)、釔穩(wěn)定氧化鋯基混成電位型氣體傳感器的混成電位原理、增感策略、高效三相界面構(gòu)筑、其他增感策略以及基于其他固體電解質(zhì)的混成電位型氣體傳感器的構(gòu)建和應(yīng)用。針對不同領(lǐng)域?qū)怏w傳感器的實(shí)際應(yīng)用需求和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，介紹了釔穩(wěn)定氧化鋯基混成電位型氣體傳感器在環(huán)境監(jiān)測（機(jī)動車尾氣監(jiān)測和工業(yè)廢氣監(jiān)測）、醫(yī)學(xué)診療等領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和應(yīng)用。最后，對固體電解質(zhì)氣體傳感器的發(fā)展進(jìn)行了展望。

作者簡介

　　劉方猛吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，國家優(yōu) 秀青年科學(xué)基金獲得者，中國科協(xié)青年人才托舉工程入選者。主要研究方向?yàn)樾滦蛡鞲衅骷夹g(shù)與裝置，包括氣體傳感器、柔性電子技術(shù)和傳感器件、智能傳感系統(tǒng)和檢測設(shè)備。作為第一作者或通信作者在 Sensors and Actuators B： Chemical 和Advanced Functional Materials等重要學(xué) 術(shù) 期刊上發(fā) 表 SCI 論文 52 篇，授權(quán)國家發(fā)明專利 50項(xiàng)。擔(dān)任 Nano-Micro Letters、SmartMat 等期刊青年編委。獲得吉林省技術(shù)發(fā)明獎一等獎、中國儀器儀表學(xué)會青年科技人才獎等獎項(xiàng)。盧革宇吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院教授、院長、博士生導(dǎo)師，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，集成光電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。長期從事傳感器、電子材料與器件、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域研究；作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人主持了國家自然科學(xué)基金國家重大科研儀器研制項(xiàng)目、重點(diǎn)項(xiàng)目、重點(diǎn)國際合作項(xiàng)目，科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目等。發(fā)表 SCI 論文 500余篇，SCI 他引 18 000 余次，H因子 77。授權(quán)國家發(fā)明專利 80 余項(xiàng)。獲得包括吉林省科學(xué)技術(shù)獎一等獎在內(nèi)的 6 項(xiàng)科技獎勵。

圖書目錄

第1章　緒論1
1.1　引言1
1.2　氣體傳感器的重要性1
1.3　氣體傳感器的種類和評價參數(shù)3
1.3.1　氣體傳感器的種類3
1.3.2　氣體傳感器的評價參數(shù)10
1.4　本章小結(jié)12
參考文獻(xiàn)12
第2章　固體電解質(zhì)氣體傳感器17
2.1　固體電解質(zhì)概述17
2.2　固體電解質(zhì)氣體傳感器的種類和特點(diǎn)18
2.2.1　電流型固體電解質(zhì)氣體傳感器19
2.2.2　阻抗型固體電解質(zhì)氣體傳感器25
2.2.3　電位型固體電解質(zhì)氣體傳感器26
2.3　本章小結(jié)31
參考文獻(xiàn)32
第3章　基于釔穩(wěn)定氧化鋯（YSZ）的混成電位型氣體傳感器36
3.1　穩(wěn)定氧化鋯固體電解質(zhì)概述36
3.1.1　穩(wěn)定氧化鋯的結(jié)構(gòu)36
3.1.2　YSZ的電化學(xué)性質(zhì)37
3.2　混成電位原理概述38
3.2.1　混成電位的發(fā)展歷程38
3.2.2　混成電位原理39
3.3　YSZ基混成電位型氣體傳感器的研究進(jìn)展43
3.3.1　敏感電極的設(shè)計43
3.3.2　三相界面（TPB）的構(gòu)筑48
3.3.3　其他增感技術(shù)49
3.4　本章小結(jié)50
參考文獻(xiàn)50
第4章　YSZ基混成電位型氣體傳感器的敏感電極材料設(shè)計54
4.1　敏感電極材料的種類和增感策略54
4.1.1　貴金屬/合金54
4.1.2　單一金屬氧化物56
4.1.3　混合金屬氧化物59
4.1.4　催化層篩選60
4.1.5　復(fù)合金屬氧化物62
4.2　敏感電極材料的制備方法65
4.2.1　固相法65
4.2.2　液相法66
4.2.3　氣相法69
4.3　基于YSZ和不同敏感電極的混成電位型氣體傳感器69
4.3.1　氮氧化物（NOx）傳感器69
4.3.2　氨氣（NH3）傳感器70
4.3.3　氫氣（H2）傳感器72
4.3.4　一氧化碳（CO）傳感器73
4.3.5　碳?xì)浠衔铮℉C）傳感器74
4.3.6　揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）傳感器74
4.3.7　二氧化硫（SO2）傳感器75
4.3.8　硫化氫（H2S）傳感器76
4.4　本章小結(jié)77
參考文獻(xiàn)77
第5章　YSZ基混成電位型氣體傳感器的TPB構(gòu)筑86
5.1　TPB的概念和特點(diǎn)86
5.2　TPB的增感策略和傳感器構(gòu)建86
5.2.1　氫氟酸腐蝕技術(shù)87
5.2.2　雙層流延加工和刮涂技術(shù)88
5.2.3　激光加工技術(shù)90
5.2.4　噴砂加工技術(shù)94
5.2.5　混合技術(shù)94
5.2.6　模板造孔技術(shù)100
5.2.7　低能離子束刻蝕技術(shù)103
5.2.8　靜電紡絲技術(shù)105
5.3　本章小結(jié)107
參考文獻(xiàn)108
第6章　YSZ基混成電位型氣體傳感器的其他增感策略110
6.1　光增感110
6.1.1　光增感氣體傳感器110
6.1.2　光增感技術(shù)在YSZ基混成電位型氣體傳感器中的應(yīng)用111
6.2　陣列結(jié)構(gòu)增感116
6.2.1　傳感器陣列的設(shè)計和構(gòu)筑116
6.2.2　傳感器的算法119
6.3　本章小結(jié)125
參考文獻(xiàn)125
第7章　基于其他固體電解質(zhì)的混成電位型氣體傳感器的構(gòu)建和應(yīng)用127
7.1　基于其他氧離子導(dǎo)體固體電解質(zhì)的混成電位型氣體傳感器127
7.1.1　其他穩(wěn)定氧化鋯固體電解質(zhì)127
7.1.2　Ce0.8Gd0.2O1.95固體電解質(zhì)132
7.1.3　La10Si6O27固體電解質(zhì)140
7.1.4　BiMeVOx固體電解質(zhì)146
7.2　基于鈉離子導(dǎo)體固體電解質(zhì)的混成電位型氣體傳感器151
7.2.1　NaSICON固體電解質(zhì)151
7.2.2　NaDyCON固體電解質(zhì)164
7.3　基于其他離子導(dǎo)體固體電解質(zhì)的混成電位型氣體傳感器166
7.3.1　質(zhì)子（H ）導(dǎo)電固體電解質(zhì)167
7.3.2　Al3 導(dǎo)電固體電解質(zhì)168
7.4　本章小結(jié)169
參考文獻(xiàn)170
第8章　固體電解質(zhì)氣體傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域及現(xiàn)狀175
8.1　固體電解質(zhì)氣體傳感器在機(jī)動車尾氣監(jiān)測中的應(yīng)用175
8.1.1　氧（O2）傳感器的應(yīng)用175
8.1.2　氮氧化物（NOx）傳感器的應(yīng)用178
8.1.3　氨氣（NH3）傳感器的應(yīng)用179
8.2　固體電解質(zhì)氣體傳感器在工業(yè)廢氣監(jiān)測中的應(yīng)用180
8.2.1　二氧化硫（SO2）傳感器的應(yīng)用180
8.2.2　二氧化碳（CO2）傳感器的應(yīng)用181
8.2.3　揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）傳感器的應(yīng)用182
8.3　YSZ基混成電位型氣體傳感器在醫(yī)學(xué)診療領(lǐng)域的應(yīng)用184
8.3.1　糖尿病呼氣檢測185
8.3.2　哮喘呼氣檢測190
8.4　本章小結(jié)193
參考文獻(xiàn)193
第9章　固體電解質(zhì)氣體傳感器的發(fā)展前景與展望197