WO3基二氧化硫氣敏感測器

SO2氣體感測器隨著環境保護受關注度日益提高,空氣品質也越來越受到人們的重視;出於環境保護、提高空氣品質的目的,對高靈敏度、低成本、易維護的氣體感測器的開發也越加迫切,進而有效得對各種有毒、有害、易燃、易爆等氣體進行檢測和檢驗。化學氣體感測器中的金屬氧化物半導體感測器由於具有高靈敏度、回應快、成本低等優點而被廣泛研究。
 
氧化鎢(WO3)是一種常見的金屬氧化物半導體氣敏材料,由於它的工作溫度較低、靈敏度較高,而成為近年來重點研究的方向之一。WO3是一種過渡金屬氧化物,其熔點為1473 °C,沸點為1837°C;具有很強的耐酸性,除了氫氟酸(HF)外,WO3幾乎不與其它無機酸反應。三氧化鎢是一種寬頻隙的n型半導體,其禁帶寬度約為2.4eV~2.8 eV。在特定的目標氣氛下,三氧化鎢的表面會與目標分子發生氧化或者還原反應,三氧化鎢的導電性發生改變,其具體為:
1. 當目標氣體為氧化性氣體時,WO3導電率下降,電阻值上升;
2. 當目標氣體為還原性氣體時,WO3導電率上升,電阻值下降。
 
研究結果顯示,三氧化鎢氣敏感測器能夠用於二氧化硫氣體的檢測。二氧化硫是大氣主要污染物之一,其常見的檢測方法有兩種,即物理方法和化學及電化學方法。文常保等用鎢粉、過氧化氫、甲醇和PVP(聚乙烯吡咯烷酮)作為原料,利用化學和熱噴射方法製備了三氧化鎢薄膜,這種薄膜具有多微孔狀結構、吸附熱小、吸附氣體快等優點,有利於二氧化硫氣體的吸附。在1.43*103~57.2*103μg/m3氣體濃度範圍內,其對二氧化硫的靈敏度達到了6.8。Boudiba等用絲網印刷法在氧化鋁陶瓷基板上製備WO3氣體感測器,經測試,這種感測器在200~300°C範圍內,對2.86*103~28.6*103μg/ m3的二氧化硫具有良好的回應性。
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