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三氧化鎢納米氣敏感測器

氮氧化物是大氣污染中典型的有毒有害氣體，能夠導致酸雨和光化學煙霧等危害，給人們的生活造成了嚴重的破壞。為了遏制大氣環境的進一步惡化，即時監測大氣中的氮氧化物的含量已經迫在眉睫。而要實現準確檢測，就需要一些高靈敏度、高選擇性的氣體感測器的支持。

氧化鎢是一種寬禁帶的N型半導體材料，它在氣敏感測器領域有著廣泛的應用，可廣泛 應用於各種有毒有害氣體的檢測。然而和大多數金屬氧化物半導體類似，氧化鎢的工作溫度較高(200℃以上)，這極大地增加了感測器的功耗。為此，降低氧化鎢氣敏材料的工作溫度 成為了科技人員研究的重點。

隨著材料科學的進步和儀器製造的日臻成熟，很多製備方法被用於合成不同形貌的納米材料，例如，有學者採用溶劑熱法在陶瓷片基底上製備了三氧化鎢納米棒束結構，克服現有技術中氧化鎢氣敏感測器對氮氧化物氣體的敏感性低、工作溫度較高的問題。氧化鎢納米棒束結構氣敏材料製備方法包括以下步驟：

(1)採用陶瓷片作為基底，將陶瓷片基底依次放入丙酮溶劑、無水乙醇中超聲振盪15-20 min，除去表面有機物雜質。隨後將陶瓷片基底放入去離子水中清洗，沖洗完成後放入無水乙醇中，並置於紅外烘箱中烘乾；

(2)配置六氯化鎢反應溶液，將1.19g六氯化鎢溶於60ml無水乙醇中，磁力攪拌至全部溶解，形成黃色的溶液。之後在黃色溶液中加入5ml去離子水，最終形成藍色的六氯化鎢溶液；

(3)將步驟(2)中製備的六氯化鎢溶液轉移到反應釜中，密封，然後將反應釜置於恒溫乾燥箱中，在反應溫度200℃下在氧化鋁基底表面合成氧化鎢納米棒束結構，反應時間為5-11 h，反應完畢後，將反應釜自然冷卻到室溫；

(4)將步驟(3)中溶劑熱產物離心分離，經去離子水和無水乙醇反復洗滌後，然後在60-80 ℃的真空乾燥箱中乾燥8-10h；

(5)將步驟(4)中獲得的氧化鎢納米棒束粉末與體積比為1：2的無水乙醇和松油醇混合，超聲混合2h，制得氧化鎢納米棒束基敏感材料漿料；

(6)將步驟(5)所述的氧化鎢納米棒束基敏感材料漿料塗覆在覆有叉指電極的氧化鋁基片 上。之後將其置於馬弗爐中進行熱處理，熱處理溫度為300-400℃，保溫時間為2h，升溫速率為2-5℃/min，用以增加氧化鎢納米棒束的結晶性。

採用溶劑熱法在陶瓷片基底上製備了三氧化鎢納米棒束結構，提供了一種具有高靈敏度、優良的穩定性和易於微電子工藝技術相容的可在低溫下工作 的氮氧化物氣敏感測器。是一種製備具有較大的比表面積和較大的表面活性的氧化鎢納米棒束結構的方法。基於該氧化鎢納米棒束結構的氣敏感測器可以實現對亞ppm至ppb級的二氧 化氮氣體的高靈敏度、高選擇性的快速回應。

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