氧化钨纳米材料应用-气体传感器

气体通过氧化钨纳米晶表面吸附后发生电子的转移，则材料导电性质改变可以根据电导率变化灵敏探测出不同气体的浓度。基于此，各种晶相、结构、形貌和尺度的氧化钨低维功能材料被报道用于气体传感器研究中。例如，用高温氧化方法制备可三维氧化钨纳米网状结构，测试该材料的气敏性结果显示对氮氧化合物（NO/NO2）气体的最低检测限能够达ppb量级，但其响应时间相对较长，约为25分钟。通过氧化硅分子筛，在低频交流电下将氧化钨微细颗粒沉积到电极上，得到的敏感器件对NO2气体敏感探测限达100ppb。利用水热-热处理路线，利用葡萄糖作包覆剂可制备出空心球状氧化钨微米颗粒，其对 NO2气敏性测试显示可达到0.5ppm，呈现出良好的敏感性。

氧化钨纳米材料的改性是提高传感器灵敏度的重要手段，主要包括掺杂过渡金属、无机非金属材料以及聚合物复合材料三类。掺杂贵金属纳米颗粒或者金属氧化物可在材料表面产生更多催化活性位点，进而提升氧化钨基纳米材料的气体敏感性。掺杂强吸附性的无机非金属材料如碳纳米管、石墨烯等组合优化材料性能可增强复合材料的气敏性；另外，通过适量混合氧化钨和聚合物如聚苯胺、聚吡咯纳米纤维材料，可以很好降低器件运行的工作温度直至室温探测。用化学合成方法将聚苯胺与三氧化钨纳米线混合来制备复合薄膜，并将之用作氢气声表面波传感器的敏感薄膜，实现了对氢气最低探测浓度达0.06%。

中国氧化钨纳米材料的研究各有特色，并取得了较好的进展。这些研究主要集中在制备特殊微结构和基本性质的表征，如结构、光学性质、电致变色性质和气敏性等。采用氧化硅作为硬模板，通过十六烷基三甲基氯化铵辅助调节水热生长习性，得到了介孔氧化钨材料。通过用 WCl6为前躯体，用环己烷作溶剂，在200℃ 下水热合成得到非计量的亚氧化物W18O49纳米线，热处理后表现出较高的活性，其气敏测试对乙醇的最低浓度达到 2.7 ppm。

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