納米氧化鎢傳感性能的改善

據專家介紹，如何通過改性方法進一步提高納米氧化鎢傳感性能是近年來的研究熱點。其中，元素摻雜改性和結構改性是提高材料氣敏、濕敏性能的有效方法。鹼金屬摻雜到氧化鎢晶格中會產生更多結構缺陷，吸附更多NO2氣體和水分子，使得電子遷移率和吸附氧含量增大。

三維有序大孔材料（3DOM）擁有豐富的孔道結構，有利於NO2和水分子的吸附及流動，是一種較為優異的新型傳感材料。因此，研究者採用膠晶範本法製備了一系列鹼金屬單摻雜及共摻雜3DOM WO3納米材料，並探索了鹼金屬摻雜對產品傳感性能的影響機制。具體內容如下：

1、合成了一系列不同鹼金屬摻雜的3DOM WO3納米材料並對其進行氣敏性能測試，結果表明Li摻雜對材料NO2氣敏性能的提升最為明顯。3DOM WO3/Li在最佳工作溫度150℃時對500ppb NO2氣敏回應值為258，比純3DOM WO3的回應提高了 7倍左右。

此外，3DOM WO3/Li在室溫（25℃）下對500ppb NO2的靈敏度也高達55。通過多種電鏡表徵，證明合成的樣品為孔徑均勻的三維有序大孔材料，這種有利的形貌是提高材料氣敏性能的因素之一。

利用X射線衍射、霍爾效應等表徵技術研究發現，鹼金屬摻雜提高氣敏性能主要歸因於對材料結構性能和電子性能的優化，即鹼金屬摻雜增大了材料結構缺陷含量和電子遷移率。

2、利用膠晶範本法製備了Li/K共摻雜3DOM WO3納米材料，並用於濕度檢測。通過與純3DOM W03及Li單摻雜3DOM WO3對比，發現Li/K共摻雜更加有利於提高材料的濕敏性能。

結合X射線衍射、X射線光電子能譜、固體紫外漫反射光譜等表徵手段，發現共摻雜能有效促進材料結構缺陷和表面吸附氧的形成。此外，共摻雜材料內部的Li+由於較大的電荷密度，能高度極化材料表面的水分子，促進其解離為H+和H3O+，參與導電。K+摻雜入WO3晶格內部有利於材料載流子濃度的提高，可能進一步增大材料的導電能力，從而提升共摻雜材料的濕敏性能。

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