氧化鎢/氧化鈷納米顆粒可用於氣體傳感

由於全球工業增長和有害氣體(如 NO2、H2S 或 VOC)排放的增加,室內和室外空氣質量監測已成為當今的一個主要問題。這些濃度超標的的氣體會給環境和人類健康帶來負面影響。
 
因此,科學家們使用 W(CO)6 和金屬有機前體 Co(acac)2 製備了用於氣體傳感的氧化鎢/氧化鈷納米顆粒 (WO3/Co)。測試的傳感器顯示出非常好的可重複性和良好的長期穩定性。準備過程如下:
 
氣體傳感器圖片
 
AACVD 方法用於在氧化鋁換能器的頂部生長第一層原始氧化鎢。一些生長的層經歷了第二次 AACDV 過程,以加載不同濃度的氧化鈷納米粒子。第一步包括使用 50mg W(CO)6 作為前體合成純 WO3 納米線。將這種前體溶解在體積比為 1:3 的甲醇和丙酮的混合物中。將溶液超聲直至所有前體材料完全溶解,然後將其置於氣溶膠發生器中,該發生器使用浴和超聲波將溶液轉化為包含前體的微液滴噴霧。該噴霧通過使用氮氣作為惰性載氣的連接管道系統以 1L/min 的流速輸送到 400°C 預熱的 CVD 熱壁反應器,在那裡放置基板。通常,氧化鎢樣品的生長過程需要 20-30 分鐘才能完成,並在大氣壓下運行。通過此程序並考慮到反應器尺寸,最多可以同時生產 3 個樣品。所使用的市售氧化鋁基板在正面絲網印刷有叉指鉑電極,在背面印刷有鉑加熱電阻器。在 AACVD 過程中,這些基板中的三個放置並保持面朝上在反應室中。所得氧化鎢納米線層完全覆蓋基板的電極。這種層具有深藍色,這表明氧化鎢是高度亞化學計量的氧,並且存在有機前體和溶劑留下的一些無定形碳殘留物。為了去除這些雜質並增強氧化,在沉積後立即進行退火步驟,在純乾燥空氣下,在馬弗爐中在 500°C 下進行 2 小時,升溫速率為 5°C/分鐘。在此步驟之後,薄膜顯示出黃綠色,表明獲得了略有氧缺陷的氧化鎢。
 
總之,用於氣體傳感的氧化鎢/氧化鈷納米顆粒通過W(CO)6 和金屬有機前體 Co(acac)2 成功製備。結果表明,氧化鈷納米顆粒的存在顯然對提高對乙醇(增加 80%)和硫化氫(增加 60%)的響應性具有積極影響。低水平的共負載對於實現對氨的顯著選擇性也有積極影響。此外,負載氧化鈷的氧化鎢非常適合檢測乾燥條件下的氨和潮濕環境中的硫化氫。
 
 

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