學位論文

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20231

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Author: search.filters.author.Huang, Jaho-GueiSubject: search.filters.subject.水熱法

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    釩金屬有機框架應用於可撓性二氧化氮感測器之研製
    (2023) 黃兆溎; Huang, Jaho-Guei
    石化燃料的不完全燃燒以及汽機車的排氣是大氣中NO2之主要來源，長期吸入NO2會對人體帶來嚴重且不可逆的為害，故需要開發一種能即時監控NO2濃度的氣體感測器。本研究以釩作為金屬離子，對苯二甲酸(Terephthalic acid, PTA)和均苯四甲酸(Pyromellitic acid, PMA)作為有機配體(Organic ligand)，透過改變水熱法之加熱溫度(120 °C與150°C)，分別製備出四種釩金屬有機框架(Metal organic framework, MOF)作為感測材料，分別為V-MOF120(PTA)、V-MOF150(PTA)、V-MOF120(PMA)和V-MOF150(PMA)。將這些材料塗覆在聚醯亞胺(Polymide, PI)薄膜以CO2雷射誘導石墨烯(Laser-induced graphene, LIG)的指叉電極表面，完成可撓式氣體感測器之開發。將四種感測器在室溫100 ppm的NO2氣體濃度下進行檢測，V-MOF120(PTA)展現794 %的高響應，高於V-MOF150(PTA)的751 %、V-MOF120(PMA)的338 %和V-MOF150(PMA)的424 %。其中，以PTA作為有機配體所製備的感測器，平均響應值為770 %，優於PMA感測器的平均響應值381 %。V-MOF120(PTA)在五次的連續循環下平均響應值為800.8 %，平均響應時間與回復時間則分別為230秒和39.8秒，說明其具有良好的穩定性與重複性，且在1 ppm NO2氣體下仍具有83 %的低LOD響應性能。此外，V-MOF120(PTA)感測器的濕度測試發現，在溼度40-60%的變化時響應值影響不大，而在100 ppm的乙醇、甲醇、和丙酮環境下，響應值則分別僅有–220 %、–200 %和–100%，對比於NO2氣體794 %的響應值，展現其具有不錯的氣體選擇性。最後，對氣體感測機制進行探討，且將本實驗結果與文獻進行比較，證實本研究所製備的V-MOF120(PTA) 在開發實用的室溫型NO2氣體傳感器展現極佳的應用潛力。