WO3納米晶體及WO3復(fù)合物的制備及其氣敏性能研究.pdf

1、近年來，隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的迅速發(fā)展，諸如NO2等有毒有害氣體已引起了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，例如酸雨和光化學(xué)煙霧等，由于其毒性和破壞性，NO2的檢測已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。因此，非常需要靈敏，可靠，低檢測限和低功耗NO2氣敏傳感器。在金屬氧化物半導(dǎo)體中，WO3被認(rèn)為是用于檢測NO2的最有希望的敏感材料。在此工作中，通過化學(xué)方法制備了WO3納米顆粒和三種金屬元素（Sb，Cd和Ce）分別摻雜的WO3樣品作為NO2敏感材料，并且特別討論了相應(yīng)的傳感器

2、性能以及改進(jìn)的NO2敏感機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，2wt％Sb摻雜的WO3樣品是室溫下檢測NO2的合適的傳感器材料之一。另外，還使用KIT-6分子篩作為模板模板通過水熱法成功制備了介孔WO3，同時制備了一系列負(fù)載有不同wt％ZnO的mWO3/ZnO復(fù)合材料。氣敏測試結(jié)果顯示mWO3/5％ZnO新型復(fù)合材料是制造高性能NO2傳感器的有前景的敏感材料之一。具體實(shí)驗(yàn)工作如下:
　　1、通過化學(xué)方法合成摻雜Sb，Cd和Ce分別摻雜的WO3納米顆

3、粒來增強(qiáng)室溫下WO3納米顆粒對NO2的氣敏性能。其中Sb元素的摻雜可顯著增強(qiáng)WO3對NO2敏感性能。尤其對于10ppm的NO2，2wt％Sb摻雜的WO3樣品在室溫下的氣敏響應(yīng)是純WO3的響應(yīng)的6.8倍，并且選擇性也明顯得到提高。通過摻雜增強(qiáng)WO3的NO2敏感機(jī)理被詳細(xì)地討論了，這主要是由于摻雜導(dǎo)致嵌入的WO3樣品中的氧空位增加，已經(jīng)通過拉曼，熒光和XPS光譜進(jìn)行了證實(shí)。此外，從相應(yīng)的UV-Vis光譜計算出變窄的禁帶寬度對于氣敏性能的提高

4、也是有益的。
　　2、通過水熱法使用KIT-6介孔二氧化硅分子篩作為硬模板和磷鎢酸作為WO3的前驅(qū)體成功地合成了有序介孔WO3納米晶體。介孔WO3納米晶的結(jié)構(gòu)，形貌和比表面積已經(jīng)通過SAXS，TEM和BET等進(jìn)行了表征分析。為了進(jìn)一步改善介孔WO3對NO2的敏感性能，將一系列不同重量比wt％的ZnO負(fù)載在介孔WO3上以構(gòu)建具有n-n異質(zhì)結(jié)的納米復(fù)合材料并將其制造成傳感器。5wt％ZnO/mWO3復(fù)合材料傳感器不僅在150℃的工作溫