摻金三氧化鎢用於二氧化氮傳感
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- 分類:鎢的知識
- 發佈於:2021-08-27, 週五 17:25
- 作者 yuntao
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高性能氣體傳感器因其在污染物檢測、醫學診斷、化學監測、食品加工等多種應用而受到越來越多的關注。二氧化氮 (NO2) 是大氣中主要污染物之一,會導致酸雨、臭氧層變薄和呼吸系統相關疾病。因此,需要開發一種高效的 NO2 傳感器,用於環境監測和保護人類免受過度暴露。三氧化鎢(WO3)由於其高靈敏度和穩定性,特別是對 NO2 氣體的高靈敏度和穩定性,作為一種有前途的傳感材料受到了相當多的關注。
據報導,通過使用電子束蒸發器在合成的原始 WO3 薄膜上裝飾 Au 納米顆粒,金 (AU) 已被摻雜到三氧化鎢薄膜上。為了觀察 Au 納米粒子的影響,我們製造了基於原始 WO3 薄膜和具有不同 Au 含量的摻金(Au 摻入)WO3 薄膜的氣體傳感器。因此,基於三氧化鎢薄膜的傳感器已通過溶液法成功製備,該產品對 NO2 傳感具有高靈敏度和良好的選擇性。 WO3薄膜的製備過程如下:
鉑(Pt,150 nm 厚)和鈦(Ti,30 nm 厚)叉指電極 (IDE) 之間的距離為 4 μm,使用光刻和電子束蒸發器在 SiO2/Si 襯底上圖案化。 IDE 圖案基板經超聲波清洗後,將掩膜貼在基板上,在精密感應區沉積 WO3 薄膜。將 200 mg (NH4)2WS4 溶解在 1 ml N, N-二甲基甲酰胺 (DMF) 中,製備淡黃色鎢溶液。將AuCl3加入到製備好的溶液中(以5、10和20mM的不同濃度確定Au含量的最佳量),用超聲波浴均勻分散,形成Au摻入WO3薄膜中的均勻溶液。將製備 將溶液滴在掩膜的 Pt IDE 上後,通過旋塗機以 4000 rpms 的速度 60 s 製備均勻的薄膜,然後去除掩膜。在空氣中乾燥後,塗覆的基材在烘箱中在 500°C 下退火 6 小時。在退火過程中,AuCl3/(NH4)2WS4 溶液轉變為摻金 WO3 薄膜。然後,獲得了基於摻金WO3薄膜的氣體傳感器。
綜上所述,基於摻金三氧化鎢的傳感器已通過溶液法製備,該產品對二氧化氮傳感具有高靈敏度和良好的選擇性。四硫鎢酸銨[(NH4)2WS4] 和氯化金 (AuCl3) 的混合溶液通過旋塗和退火工藝轉化為摻金WO3薄膜。與基於原始WO3薄膜的氣體傳感器相比,基於摻金WO3薄膜的氣體傳感器在暴露於NO2時表現出更高的靈敏度、選擇性和響應時間,在150℃下的理論檢測限為28ppt。高傳感特性歸因於 Au 納米顆粒的多孔結構和催化作用。除了這些優異的 NO2 傳感特性外,簡單且經濟高效的製造工藝擴展了 Au 摻雜 WO3 薄膜在實際和商業氣體傳感應用中的潛力。
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