基于摻雜氧化鎢納米線氣敏元件的NO2氣敏性能研究.pdf

1、氮氧化物是一種典型的大氣污染物,可對(duì)人類的健康和環(huán)境造成嚴(yán)重威脅。一維氧化鎢納米線是一種高效的NO2氣敏材料,在高性能低功耗NO2氣敏傳感器應(yīng)用方面表現(xiàn)出巨大的潛力和良好的前景。本文采用了化學(xué)合成和物理浸漬兩種摻雜方式對(duì)氧化鎢納米線進(jìn)行了摻雜改性,研究了摻雜元素,摻雜濃度,摻雜方式對(duì)氧化鎢納米線微觀形貌,晶體結(jié)構(gòu)以及NO2氣敏性能的影響。
　　采用溶劑熱法制備了純凈W18O49納米線,納米線沿主生長(zhǎng)方向集結(jié)成束狀結(jié)構(gòu),WCl6初始

2、濃度影響氧化鎢納米線的微觀形貌。化學(xué)合成摻雜不改變氧化鎢納米線的晶相結(jié)構(gòu),但抑制了納米線沿主生長(zhǎng)方向的生長(zhǎng)并導(dǎo)致納米線束發(fā)生二次聚集。物理浸漬摻雜基本不改變氧化鎢納米線的微觀形貌,僅在納米線表面形成分散的顆粒簇。
　　釩、銅摻雜改性后的納米線最佳工作溫度降至室溫,在室溫條件下,摻雜納米線對(duì)ppb級(jí)至亞ppm濃度的NO2顯示了良好的氣敏響應(yīng)。而純凈的W18O49納米線在室溫下對(duì)1ppm NO2僅表現(xiàn)出極其微弱的氣敏響應(yīng)。釩、銅合成摻

3、雜納米線隨工作溫度升高出現(xiàn)了p-n電導(dǎo)反型現(xiàn)象。室溫下,摻雜的 W18O49納米線表現(xiàn)為反常的p型半導(dǎo)體的性質(zhì)。當(dāng)工作溫度升高至110℃左右時(shí),導(dǎo)電類型從反常的p型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎５膎型。與釩合成摻雜納米線相比,0.6at％銅合成摻雜納米線表現(xiàn)出了更好的NO2室溫氣敏性能,對(duì)1ppm NO2響應(yīng)靈敏度為3.38,響應(yīng)時(shí)間恢復(fù)時(shí)間分別為6s和197s;對(duì)于物理浸漬摻雜的W18O49納米線,6at%Cu摻雜的樣品綜合表現(xiàn)出了較好的 NO2氣敏