三氧化钨多孔纳米片阵列 – 强大的NO2 低温传感性能

二氧化氮(NO2)作为典型的工业和汽车尾气,不仅会造成环境问题,还会影响人体健康。三氧化钨 (WO3) 是一种 n 型半导体氧化物,已被证明特别适用于检测 NO2 气体。因此,研究人员引入了一种三氧化钨多孔纳米片阵列 (PNA) 的制备方法及作为气体传感器的应用。三氧化钨多孔纳米片阵列通过简单的化学浴沉积制备且拥有强大的NO2 低温传感性能,在 100°C 的低工作温度下对 10 ppm 浓度 NO2可以实现 460的高响应。三氧化钨多孔纳米片阵列(WO3 PNA)的合成过程如下:
 
气体探测器图片
 
首先,将 0.3 g 二水钨酸钠(Na2WO4·2H2O,纯度 99.5%)溶解在 30 mL 去离子水中,不断搅拌,然后加入 0.6 g 一水柠檬酸(C6H8O7·H2O,纯度 99.5%)和 6 mL 3 M HCl。在室温下搅拌10分钟后获得澄清溶液。带有用于加热和电阻测量的印刷 Pt 线的 Al2O3 基板用于薄膜沉积。将仔细清洁的 Al2O3 基材浸入上述溶液中,并使其沉积在 Pt 叉指区域上。当温度升至60°C时,溶液变得浑浊,这意味着薄膜开始在基板上不均匀生长,并在本体溶液中均匀地形成淡黄色沉淀物。在60°C生长2小时后,收集制备的薄膜和粉末并用乙醇和水洗涤。通过将制备的薄膜在空气中在 400°C 下退火 2 小时获得 WO3 PNA。制备的粉末用于制备控制传感器,粉末与萜品醇混合形成均匀的糊状物。将所得浆料涂覆在Al2O3基材上并经受与WO3PNA相同的退火条件以形成厚WO3层。
 
二氧化氮气体排放图片
 
总之,三氧化钨多孔纳米片阵列通过简单的化学浴沉积制备且拥有强大的NO2 低温传感性能,在 100°C 的低工作温度下对 10 ppm 浓度 NO2可以实现 460的高响应。由于结晶水的去除,纳米片在前体退火后变得多孔。 WO3 阵列由厚度为 20 nm 的超薄多孔纳米片组成,具有增强的低温 NO2 气敏性能。在 100 °C 的工作温度下,可以实现 460 对 10 ppm NO2 的高响应。与较厚的 WO3 层相比,WO3 多孔纳米片阵列的优越传感性能归因于纳米片阵列在气体表面反应中的高度参与。气体对 NO2 的温度依赖性响应可以通过低温下氧气和 NO2 的竞争吸附和高温下的解吸来解释。
 

 

 

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