用於氣體傳感應用的納米三氧化鎢的製備方法

在過去的幾十年裡，空氣質量監測和有毒氣體排放已成為全球關注的問題。研究人員一直在嘗試各種大規模的策略來尋找該領域有效的氣體傳感器及其合成方法。實用的氣體傳感器應檢測混合氣體中的特定氣體並持續監測大氣。根據不同的分類方法，氣體傳感器的類型很多。

在各種材料中，半導體金屬氧化物因其價格低廉和優異的性能，如耐化學性、耐久性和時間穩定性而備受關注。通常用於氣體傳感的 N 型半導體金屬氧化物，如 SnO2、ZnO、TiO2、V2O4、In2O3 或 WO3，根據所採用的合成技術呈現不同的形態。具體而言，三氧化鎢 (WO3) 已被認為是用於氣體傳感應用的有前途的材料。 WO3 的帶隙為 2.6eV，可以根據生長方法調整為不同的納米結構。 WO3的薄膜沉積技術和相應的沉積參數對薄膜氣體傳感器的氣敏性能有顯著影響。

最近，報導了一種用於傳感應用的納米三氧化鎢的合成方法。硫化氫 (H2S) 已被選為目標氣體，因為它經常用於研究實驗室和工業。納米三氧化鎢薄膜氣體傳感器的製作步驟如下：

首先，使用蔭罩通過電子束蒸發器技術在氧化鋁基板上沉積鉑叉指電極，該基板在 700°C 下煅燒溫度為 4 小時。分別用丙酮、甲醇和異丙醇醇對面積約為 1 × 1 cm2 的氧化鋁基材進行超聲處理和洗滌。然後，將基板放入水平石英管中，使用另一個蔭罩在空氣中蒸發和氧化。將熱電偶放置在鎢板附近以控制生長溫度和成膜過程。鎢板氧化後，使用烘箱將樣品適度冷卻至室溫，以避免可能的熱衝擊並獲得無裂紋的三氧化鎢薄膜。然後，在 600∘C 下，將黑色薄層 WO3 沉積在基板表面上 2 小時。

總之，納米三氧化鎢已成功用於氣體傳感應用。結果表明，WO3薄膜的晶界更明顯，團簇尺寸增加，隨著生長溫度的升高，結構逐漸轉變為緻密結構。結果表明，H2S 的最高靈敏度是在 100 °C 的工作溫度下、在 600 °C 下退火併進行於 80 ppm H2S 中。此外，將 H2S 的濃度從 10 ppm 提高到 80 ppm 後，靈敏度顯著提高。

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