三氧化鎢氫敏材料的制備及其性能研究.pdf

1、氫能具有高效、清潔、環(huán)保、可再生等優(yōu)點(diǎn)，目前受到廣泛關(guān)注。氫氣同時又具有易燃易爆的特點(diǎn)，為了安全利用氫能，有必要研制和使用靈敏度高、工作性能穩(wěn)定的氫氣傳感器，而制備性能優(yōu)異的氫敏材料是研制氫氣傳感器的基礎(chǔ)。
　　 三氧化鎢(WO3)是一種重要的氣敏材料，該材料摻雜貴金屬Pd、Pt后對氫氣具有較好的敏感特性，目前國內(nèi)外對WO3材料的研究非?；钴S。本文采用不同方法制備了多種WO3基氫敏材料，對其形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并借助紫外-可見分

2、光光度計(jì)原位測試了這些樣品的氫敏特性，對測試結(jié)果進(jìn)行比較，探討了WO3薄膜材料對氫氣敏感的機(jī)理。本論文的主要內(nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　 (1)分別采用磁控濺射法和溶膠-凝膠法制備了WO3基氫敏薄膜，并進(jìn)行XRD、SEM測試，結(jié)果表明磁控濺射法制備的WO3、Pd/WO3薄膜未經(jīng)熱處理時均為非晶態(tài)，400℃熱處理后轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)，薄膜表面平整、光滑、致密；采用溶膠-凝膠法制備的、經(jīng)過熱處理的WO3、Pt/WO3薄膜均為晶態(tài)結(jié)構(gòu)，表面粗糙

3、度較大，且均呈疏松多孔結(jié)構(gòu)。
　　 (2)將部分WO3、Pd/WO3濺射膜經(jīng)熱處理轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)結(jié)構(gòu)，借助紫外-可見分光光度計(jì)原位測試了WO3、Pd/WO3濺射膜的氫敏特性，測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，純WO3濺射膜在室溫下對氫氣幾乎不具有響應(yīng)性，而濺射法制備的Pd/WO3雙層膜在室溫下均對氫氣敏感，且非晶態(tài)雙層膜的氣敏性均好于晶態(tài)雙層膜。另外，膜厚對薄膜的氣敏性也有一定的影響，在所有濺射膜樣品中，Pd(30 nm)/WO3(110 nm)非晶薄

4、膜的氫敏性能最佳，通入氫氣后，在波長500 nm處其相對透過率的變化達(dá)到52.4％。
　　 (3)借助紫外-可見分光光度計(jì)原位測試了熱處理后的WO3、Pt/WO3溶膠-凝膠膜的氫敏特性。由測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有溶膠-凝膠膜樣品在室溫下均對氫氣敏感，其中Pt/WO3溶膠-凝膠膜在通入4％濃度的氫氣后，在波長500 nm處其相對透過率的變化為36.6％，在波長750 nm處其相對透過率的變化達(dá)到57.1％。在氫氣濃度1％～4％的范圍內(nèi)，