學位論文
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Item 以均苯四甲酸合成鈦金屬有機框架應用於二氧化氮感測器之研製(2022) 鄭博文; Cheng, Po-Wen氣體感測器（Gas sensor）是透過感測材料和目標氣體接觸，導致感測材料之電性產生變化，再將電訊號轉化為響應值。在這個物聯網的時代，對於感測器的需求十分龐大，且空氣汙染的問題也日趨嚴重，故氣體感測器的發展也備受矚目。金屬有機框架（Metal organic framework, MOF）是使用金屬離子和有機配體（Organic ligand）所合成之高比表面積材料，其高比表面積和金屬離子的氧化還原能力，十分有利於MOF材料與空氣中的氣體分子進行反應，故非常適合作為氣體感測元件之感測材料。目前氣體感測領域的研究已廣泛使用各種MOF作為氣體感測材料，但沒有文獻使用Ti-MOF進行氣體感測元件的開發，而且目前在Ti-MOF的研究中廣泛使用對苯二甲酸（Terephthalic acid, TPA）進行合成，卻沒有文獻使用均苯三甲酸(Trimesitinic acid, TMA)和均苯四甲酸(Pyromellitic acid, PMA)進行Ti-MOF的開發。因此，本研究致力於研發新型態的Ti-MOF材料，利用一步驟水熱法搭配Ti離子與均苯三甲酸和均苯四甲酸有機配體進行Ti-MOF(TMA)與Ti-MOF(PMA)的開發，同時合成文獻常見之Ti-MOF(TPA)一同進行比較。本研究開發的Ti-MOF(PMA)在室溫下對於200 ppm的NO2具有48.5的高響應，高於Ti-MOF(TPA)的13.5和 Ti-MOF(TMA)的1.7，且在50、100和150 ppm濃度的NO2下，分別具有6.4、16.1和35.6的響應值。Ti-MOF(PMA)在五次的連續循環下也具有15.9、15.7、16.1、15.6和15.9的穩定響應，且在100 ppm的丙酮、甲醇、乙醇和氨氣環境下，響應值分別僅有0.33、0.27、0.41與0.26，證明Ti-MOF(PMA)對NO2具有不錯的感測選擇性。最後也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，證實本研究所開發的Ti-MOF(PMA)有機會能成為氣體感測器有潛力的感測材料。關鍵詞：氣體感測器、金屬有機框架、均苯四甲酸、水熱法、響應值Item 超快雷射多尺度複合結構實現氣體檢測應用之研究(2019) 杜晨廷; Tu, Chen-Ting本研究是利用超快雷射(Ultrafast laser)之超短脈衝(Ultrashort pulses)的特性，進行多尺度複合結構(Multiscale composite structures)元件製作，進而應用於氣體檢測(Gas detection)。由於該雷射製程具較小熱影響區(Heat-affected zone)，以能精確進行尺寸的製作。本研究超快雷射製程是在導電石墨烯(Graphene)薄膜基材上，進行圖案化電極(Electrode)結構元件，其結構包括指叉狀元件(Interdigitated electrodes, IDEs)和微溝槽(Microgrooves)。另一方面，為結合導電奈米線於微結構元件，本研究透過水熱法(Hydrothermal)生長氧化鋅(ZnO)奈米線於指叉狀元件上，且在微溝槽生長氧化鋅奈米線，並調控浸泡種晶層溶液時間生長氧化鋅奈米線，將元件電阻從106 下降至約550 。本研究發現在生長溶液中添加甲醇(Methanol)為界面活性劑，將有助於於微結構底部生長氧化鋅奈米線。最後，本研究會於兩種氣體感測元件結構設計，進行不同氣體濃度一氧化氮(Nitric oxide, NO)之檢測探討。本研究結果顯示以指叉狀元件結構氣體感測元件，偵測氣體濃度於50 ppm時，氣體響應值(Response)為6%；氣體濃度於150 ppm時，氣體響應值可為18%；氣體濃度於300 ppm時，氣體響應值可為31%。以微溝槽作為氣體感測元件時，偵測氣體濃度於50 ppm時，氣體響應值為11%；氣體濃度於150 ppm時，氣體響應值為22%；氣體濃度於300 ppm時，氣體響應值為40%。