1. 研究目的与意义（文献综述）

气体传感器是一种可以将气体成分、浓度等信息转换成电信号并实现检测的装置，其在食品安全检测、农业生产、环境监测、工业生产等方面具有重要应用。其中，气敏材料作为气体传感器的核心部分，对传感器性能提升有关键作用。具有响应快、灵敏度高等优点的气敏材料将对社会发展有着重要意义，对科学技术的进步也有着积极的促进作用。

目前主流的气敏材料主要为sno₂、zno、tio₂等金属氧化物，它们具有制作简单，价格低廉等优势，但在使用寿命、气体选择性等方面还需进一步完善，且存在着选择性不单一，工作温度较高，灵敏度不高，响应/恢复时间较长等问题。研究者们发现，正交相moo₃具有独特的层状结构，相比于moo₃其他物相具有更高的稳定性，其对氧缺陷容忍度较高，钼价态丰富。在作为气敏材料使用时具有灵敏度高、响应/恢复时间快等优势，具有良好应用潜力。

但moo₃电子结构中，过渡金属元素mo中d轨道与o元素的p轨道之间耦合很小，投影到d轨道的能带一般很窄，禁带宽度较宽(约3 ev)，因此moo₃气敏材料也存在载流子浓度低、导电性差等问题，使得响应信号处理难度大，器件成本高，是moo₃从研究到应用过程中面临的瓶颈问题。因此，对moo₃的电学性能进行研究及有效调节具有重要意义。掺杂改性可以通过引人杂质调节能级结构及缺陷，从而影响材料电导率。dickens等人用直接反应法、水热法等方法将h 、na 等阳离子插入v₂o₅、bi₂se₃等层状材料层间并成功改善其电学特性。由此可见，对于层状材料进行离子插层是改善材料层状导电性的理想方法。综合考虑杂质的电荷和尺寸以及主体保持电荷平衡和结构稳定性的能力，以小尺寸的金属离子li 作为杂质的掺杂材料有着令人期待的性能。然而moo₃的锂化掺杂虽在国内外均有报导，但都未就材料电学性能的变化对气敏性能的影响进行系统研究，因此有必要进行系统研究。此外，二维结构具有比表面积大、电子传输快等特点，对电导率提升亦有促进作用。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：利用水热法制备moo₃纳米片及li 插层moo₃纳米片，通过fesem、xrd、tem等测试方法对li 插层moo₃纳米片的形貌、物相和比表面积等进行表征和测试，研究li 插层moo₃纳米片的电学性能变化对气敏性能的影响，对二维moo₃纳米片的电学性能进行调控。

目标：可控制备li 插层moo₃纳米片，得到电学性能变化对气敏性能的作用规律，有效调控其电学性能。

拟采用的技术方案及措施：

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－8周：按照设计方案，完成α-moo₃的制备。

第8－11周：对二维α-moo₃进行li 插层，并进行材料结构，组成的表征，测试其电学性能。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 杨爽. 三氧化钼一维纳米材料的制备、性能及器件研究[d].武汉理工大学,2013.

[2] huang p r, he y, cao c, et al. impact of lattice distortion and electron doping on α-moo₃ electronic structure[j]. scientific reports, 2014, 4: 7131-7137.

[3] waters t, o'hair r a j, wedd a g. catalytic gas phase oxidation of methanol to formaldehyde[j]. journal of the american chemical society, 2003, 125(11): 3384-3396.