氧化鎢納米針陣列新突破:打造高靈敏度乙二醇氣體傳感器

近期,瀋陽工業大學的研究團隊取得了突破性進展,他們成功地製造出了獨特的紫丁香狀自支撑氧化鎢納米針陣列,該陣列結合了立方與六方晶相結構,展現出非凡的電子傳輸性能和擇優方向效應。這一創新材料被視爲金屬氧化物敏感材料中的佼佼者,特別適用于開發高靈敏度的乙二醇(EG)氣體傳感器。

中鎢在綫氧化鎢圖片

乙二醇作爲一種不可或缺的有機溶劑,在染料、油墨製造以及發動機防凍液等領域扮演著重要角色。然而,其分子中的羥基在特定溫度下會氧化生成草酸和乙酸,這些物質無色無味,對人體健康構成潜在威脅,包括引發頭暈、呼吸障礙,甚至對腎臟和大腦造成損害。此外,乙二醇在特定條件下還具有燃燒和爆炸的風險,因此,開發高效的乙二醇蒸汽傳感器對于保障公共安全至關重要。

氧化鎢(WO3)作爲一種典型的n型半導體材料,因其成本合理、無毒且化學穩定性好,在氣體傳感領域得到了廣泛應用。特別是,由二維納米片構建的WO3分級納米陣列,因其獨特的空間結構和電荷傳輸路徑,引起了研究人員的廣泛關注。然而,到目前爲止,關于一維納米針所構成的納米陣列如何影響氧化鎢的氣敏性能,學術界的研究仍然相對匱乏。

乙二醇氣體傳感器圖片

與納米片、納米管等其他形態相比,一維WO3納米針陣列因其高度定向生長和優异的傳感性能而備受青睞。在提升WO3氣敏材料性能方面,除了形態控制外,异質結構的引入也是一種有效的改性方法。由相同材料組成的同質异相結因晶格匹配度高,在界面電荷轉移方面展現出獨特優勢。

爲了解决上述的問題,瀋陽工業大學的研究團隊通過優化水熱法和後續煆燒工藝,成功製備了具有淡紫色外觀的多個自支撑氧化鎢納米針陣列。這些陣列不僅具有適當的立方/六方相結,還呈現出高度取向的納米針結構。研究表明,在160°C的工作溫度下,氧化鎢納米針陣列傳感器對乙二醇具有較高的靈敏度,同時表現出卓越的選擇性。該研究成果爲乙二醇氣體傳感器的開發提供了新的思路和技術支持。

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