氧化钨/氧化钴纳米颗粒用于气体传感

由于全球工业增长和有害气体(如 NO2、H2S 或 VOC)排放的增加,室内和室外空气质量监测已成为当今的一个主要问题。这些浓度超标的的气体会给环境和人类健康带来负面影响。
 
因此,科学家们使用 W(CO)6 和金属有机前体 Co(acac)2 制备了用于气体传感的氧化钨/氧化钴纳米颗粒 (WO3/Co)。测试的传感器显示出非常好的可重复性和良好的长期稳定性。准备过程如下:
 
气体传感器图片
 
AACVD 方法用于在氧化铝换能器的顶部生长第一层原始氧化钨。一些生长的层经历了第二次 AACDV 过程,以加载不同浓度的氧化钴纳米粒子。第一步包括使用 50mg W(CO)6 作为前体合成纯 WO3 纳米线。将这种前体溶解在体积比为 1:3 的甲醇和丙酮的混合物中。将溶液超声直至所有前体材料完全溶解,然后将其置于气溶胶发生器中,该发生器使用浴和超声波将溶液转化为包含前体的微液滴喷雾。该喷雾通过使用氮气作为惰性载气的连接管道系统以 1L/min 的流速输送到 400°C 预热的 CVD 热壁反应器,在那里放置基板。通常,氧化钨样品的生长过程需要 20-30 分钟才能完成,并在大气压下运行。通过此程序并考虑到反应器尺寸,最多可以同时生产 3 个样品。所使用的市售氧化铝基板在正面丝网印刷有叉指铂电极,在背面印刷有铂加热电阻器。在 AACVD 过程中,这些基板中的三个放置并保持面朝上在反应室中。所得氧化钨纳米线层完全覆盖基板的电极。这种层具有深蓝色,这表明氧化钨是高度亚化学计量的氧,并且存在有机前体和溶剂留下的一些无定形碳残留物。为了去除这些杂质并增强氧化,在沉积后立即进行退火步骤,在纯干燥空气下,在马弗炉中在 500°C 下进行 2 小时,升温速率为 5°C/分钟。在此步骤之后,薄膜显示出黄绿色,表明获得了略有氧缺陷的氧化钨。
 
总之,用于气体传感的氧化钨/氧化钴纳米颗粒通过W(CO)6 和金属有机前体 Co(acac)2 成功制备。结果表明,氧化钴纳米颗粒的存在显然对提高对乙醇(增加 80%)和硫化氢(增加 60%)的响应性具有积极影响。低水平的共负载对于实现对氨的显着选择性也有积极影响。此外,负载氧化钴的氧化钨非常适合检测干燥条件下的氨和潮湿环境中的硫化氢。
 
 

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