【摘 要】
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近年来,随着工业化的高速发展和人们生活水平的提高,空气污染问题已日益严重。目前,氧化钨基气敏传感器因具有结构简单、成本低廉、灵敏度高等优点,已被认为是检测NOx、O3、H
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近年来,随着工业化的高速发展和人们生活水平的提高,空气污染问题已日益严重。目前,氧化钨基气敏传感器因具有结构简单、成本低廉、灵敏度高等优点,已被认为是检测NOx、O3、H2S和NH3等最有前景的新型氧化物气敏传感器之一。然而,极具发展潜力的一维纳米结构氧化钨气敏材料对还原性气体如NH3、H2和CO的研究还几乎是空白。本文主要研究了一维纳米结构氧化钨(氧化钨纳米线)的制备及其对NH3、H2和CO的气敏性能。用简易水热法制备了氧化钨纳米线,系统研究了水热反应条件对纳米线结构、形貌和比表面积的影响,确定了最佳反应条件并制备了结晶性良好,直径在10~20nm之间,长达几十纳米至几微米的六方相氧化钨纳米线。研究了浆料制备和敏感膜热处理工艺及不同电极材料对氧化钨纳米线敏感膜气敏性能的影响。结果表明,在空气中经350°C热处理1h的敏感膜对基板具有较好的粘附性,并具有良好的表面形貌和表面活性,是综合性能良好的待测敏感膜。采用新的设计思路,以AAO辅助的溶胶-凝胶法直接在AAO模板上制备了形貌各异的的氧化钨纳米线敏感膜,这将为一维纳米结构氧化物气敏传感器的快速发展和实用化提供有力的理论依据。系统研究了氧化钨纳米线敏感膜在200~350°C之间对低浓度(1~100ppm) H2、NH3和CO的气敏性能并探讨了其敏感机理。结果表明,该敏感膜对低浓度的上述气体具有较高的灵敏度和选择性、良好的响应-恢复特性和重复性。工作温度的变化对敏感膜灵敏度的影响远大于气体浓度的影响。敏感膜对上述气体的敏感机理主要是由于气体在敏感材料表面的吸附、离解、脱附以及与材料表面的吸附氧发生反应引起的。用气氛修饰法在有效改善敏感材料表面形貌的同时进一步改善了其对CO气体的气敏性能。这说明,人们在不断探索新型气敏材料的同时,在某些条件下,可采用气氛修饰法改善传统材料的气敏性能。
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