钯改性氧化钨气敏材料,提高探测甲醛灵敏性

近期,华中科技大学集成电路学院研究团队利用钯纳米颗粒(Pd NPs)对紫色氧化钨(W18O49)气敏材料进行改性,进而能显著提高探测甲醛气体的灵敏性,对在线监测甲醛浓度工作效率的提升具有重要意义。

甲醛分解图片(图源:Huan Liu/Chemical Engineering Journal)

甲醛是一种无色、有毒和有刺激性的气体,是我们日常中最常见的有害物质,对人类的健康影响极大,于2017年10月27日被世界卫生组织国际癌症研究机构列入致癌物清单中,于2019年7月23日被列入有毒有害水污染物名录(第一批)中。甲醛气体的危害主要包括对眼和呼吸道的刺激、降低免疫力、损害肝脏、引发皮肤病、引发突变与致癌、毒害神经系统等。

近年来,随着科学技术的不断发展,甲醛污染源也越来越多,包括壁纸、腻子、瓷砖胶等装修材料,衣柜、碗橱、床具、桌子等家具,衣物、桌布、窗帘等纺织物。因此,开发高灵敏度、高可靠性和高稳定性的甲醛传感器对保障室内空气质量具有重要意义。我国《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)规定,室内甲醛浓度应低于0.1mg/m3(1小时均值)。

钯改性氧化钨气敏材料图片(图源:Huan Liu/Chemical Engineering Journal)

为了开发综合性能更高的甲醛气体传感器,华中科技大学研究者基于氧化物半导体气敏材料表界面调控策略,制备出了掺钯紫色氧化钨气敏材料。

紫色氧化钨是一种具有诸多氧缺陷的n型半导体材料,具有无毒、无放射性、优异的电性能和气体敏感性等优点,广泛应用于气体传感器等领域。而经过钯纳米颗粒改性后的紫色氧化钨气敏材料具有更好的气体敏感性。

研究表明,掺钯紫色氧化钨气敏材料制造出的甲醛传感器不仅能检测出较低的甲醛浓度(50ppb),还具有超高的灵敏度(2.96/50ppb)、超快的响应速度(1秒)、优异的可逆性和选择性等特点。

相关研究成果已以“W18O49 sensitized with Pd nanoparticles for ultrasensitive ppb-level formaldehyde detection”为题发表在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上。

 

 

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