《檢測SF6分解特徵組分的複合摻雜TiO2納米管氣敏感測器研究》是依託重慶大學，由張曉星擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：檢測SF6分解特徵組分的複合摻雜TiO2納米管氣敏感測器研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張曉星
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
要實現用SF6分解特徵組分含量對氣體絕緣設備進行線上監測與絕緣故障診斷，其難點在於缺乏適合線上監測的感測器與檢測法。本申請針對這一問題,提出以TiO2納米管感測器陣列檢測SF6分解氣體組份種類及含量的方法，重點研究複合摻雜TiO2納米管對SF6主要分解特徵組份的氣敏回響機理，計算與分析TiO2納米管與選定組份分子間的相互作用及吸附特性，提出TiO2納米管的禁頻寬度調整方法，以增強感測器自清潔和抗中毒特性。同時最佳化摻雜材料和複合摻雜方式，改變其細微結構及理化特性，解決TiO2納米管感測微量分解組份的靈敏度、選擇性和使用壽命的難題。構建具有不同組份選擇敏感性的感測器陣列，結合數據融合和模式識別算法，解決對各分解組份交叉敏感及組份含量的定量檢測，對研製出的感測器和提出檢測方法在實驗室研究平台上進行大量試驗，為實現用SF6氣體分解組份線上監測與故障診斷提供關鍵技術。
結題摘要
本項目以製備對SF6分解特徵組份具有特定敏感性的感測器為實驗目標，並通過仿真計算分析不同感測器對SF6分解特徵組分的氣敏回響機理，主要完成的工作包括：搭建改進了納米管感測器氣敏測試平台以及電漿改性感測器實驗平台；利用陽極氧化法製備了本徵TiO2納米管、脈衝沉積法製備不同量Pt摻雜TiO2納米管和不同量Au摻雜TiO2納米管，並測試了這些新型感測器對SF6分解特徵組分的氣敏回響特性以及感測器的重複使用性、抗中毒性等關鍵參數；通過Materials Studio軟體構建了SF6特徵分解組分的氣體分子模型，本徵銳鈦礦TiO2的(101)、(001)晶面完美表面和缺陷表面模型，Pt摻雜銳鈦礦TiO2的(101)完美晶面模型以及Au摻雜銳鈦礦TiO2的(101)完美晶面模型，分析了TiO2納米管表面模型與SF6分解組分的氣體分子之間的吸附過程、能帶結構變化、鍵能變化、電荷轉移、相互作用等；在仿真結果的基礎上，分析解釋了本徵TiO2納米管的氣敏回響機理以及Pt摻雜、Au摻雜對氣體吸附行為的影響，更為深入地探究了納米Pt粒子、Au粒子對TiO2納米管氣敏機理的影響。在研究對SF6分解組分具有高敏感性和特定選擇性氣敏感測器的基礎上，從實用角度出發，進一步研究了基於神經網路的感測器陣列的信息融合方法及氣體濃度識別算法。
