基于陽(yáng)極氧化法的多孔氧化鎢氣敏薄膜的制備與研究.pdf

1、20世紀(jì)以來(lái)，隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種氣體污染物大量增加。作為一種強(qiáng)毒性氣體，空氣中的二氧化氦(NO2)已逐漸對(duì)人類的健康和安全形成威脅。對(duì)NO2氣體的檢測(cè)也因此成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。迄今為止，人們已經(jīng)開發(fā)了多種氣敏材料，其中，氧化鎢(WO3)被認(rèn)為是最有潛力的NO2氣敏傳感材料。
　　 本文對(duì)一種新型高性能多孔WO3薄膜的制備工藝進(jìn)行了研究。采用直流磁控濺射法在Al2O3基底上淀積了一層金屬鎢薄膜后，通

2、過(guò)對(duì)其進(jìn)行陽(yáng)極氧化，制備了多孔氧化鎢薄膜氣敏傳感器，并對(duì)陽(yáng)極氧化條件進(jìn)行了初步優(yōu)化。采用反應(yīng)磁控濺射法制備了氧化鎢薄膜與其進(jìn)行性能對(duì)比。通過(guò)在陽(yáng)極氧化前引入快速熱處理工藝，成功延長(zhǎng)了陽(yáng)極氧化時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多孔氧化鎢薄膜性能的改良。采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、X射線衍射儀(XRD)、氣敏性能測(cè)試等手段對(duì)各樣品的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)及氣敏性能等方面進(jìn)行了分析對(duì)比。研究結(jié)果表明，多孔氧化鎢與反應(yīng)濺射的氧化鎢薄膜均具有單斜晶相結(jié)構(gòu)，但

3、優(yōu)先生長(zhǎng)方向不同，多孔氧化鎢的平均晶粒尺寸要小得多，且表面更為疏松多孔，具備更大的比表面積。因具有多孔的形貌和更小的晶粒尺寸，多孔氧化鎢對(duì)NO2表現(xiàn)出更高的靈敏度，更快的響應(yīng)恢復(fù)速度及更低的最佳工作溫度。即使工作在更低溫度下，多孔氧化鎢能表現(xiàn)出更好的恢復(fù)性能和更高的靈敏度。氣體選擇性測(cè)試結(jié)果表明，多孔氧化鎢薄膜對(duì)NO2具備良好的選擇性。引入快速熱處理工藝制備的改良多孔氧化鎢樣品均具有相同的晶體結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸，且表面形貌類似，腐蝕程度隨時(shí)