鈰摻雜納米WO3的氣敏元件

氣敏感測器是感測器領域的一個重要分支,WO3作為一種n型半導體材料,是一種具有高靈敏度的氣敏材料,特別對氧化氮、硫化氫、氨氣、氫氣等的氣敏材料有靈敏反應。WO3氣敏材料研究和開發應用等方面都已經有了很大的進展,同時需要克服一些困難。如敏感元件在低濃度時的靈敏度低,工作溫度高及回應恢復時間長,穩定性不足,重複性差等缺點。

三氧化鎢和氣敏件
 
摻雜能克服一些難題,特別是稀土摻雜對WO3氣敏性能的提高有明顯效果,其所起的作用大部分歸結於細化晶粒、修飾材料表面、通過摻雜形成雜質缺陷而提高材料的導電性等,進而有效改善了WO3的氣敏性能。鈰是第ΙΙΙ族副族鑭系元素,一種稀土元素,它是一種銀灰色的活潑金屬。文章利用溶膠-凝膠法製備了鈰摻雜的納米WO3氣敏元件,並研究其性能;其製備步驟如下:
1. 將適量的仲鎢酸銨加入到蒸餾水中,在70°C超聲溶解,得到弱酸性的溶液;
2. 用3mol/L的氨水調節上述溶液,使得pH值為7~9,;
3. 滴加適量的硝酸鈰乙醇溶液,得到白色粘稠溶膠;
4. 用硝酸調節上述溶膠至pH值為2~4,然後加熱蒸發30分鐘,直至溶膠濃縮至20~25mL,得到白色凝膠;
5. 轉入鼓風乾燥箱中於80°C乾燥1小時,再在馬弗爐中於500°C煆燒1小時,即得到Ce摻雜的納米WO3粉體。
 
分析表明,不同Ce摻雜量的三氧化鎢元件對乙醇、苯、甲苯、甲醛、CO等的靈敏度有不同程度的反應,如純WO3元件對硫化氫的靈敏度達到2600以上,而對其它氣體的靈敏度都不超過10,摻雜1%鈰的納米WO3元件較其它摻雜量的元件有更好的靈敏度,其中NO靈敏度達360,等。另外,Ce摻雜的WO3氣敏元件有較好的抗濕性。
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