氧化鎢多孔納米材料的改性及其氣敏、濕敏性能研究.pdf

1、納米氧化鎢(WO3)的非計量特性決定了其具有較為豐富的結(jié)構(gòu)缺陷，從而能廣泛適用于氣體傳感和濕度傳感等。如何通過材料改性進(jìn)一步提高其傳感性能是近年來的研究熱點，其中，元素?fù)诫s改性和結(jié)構(gòu)改性是提高材料傳感性能的有效方法。堿金屬摻雜到氧化鎢晶格中會產(chǎn)生更多結(jié)構(gòu)缺陷，吸附更多NO2氣體和水分子，使得電子遷移率和吸附氧含量增大。通過比較不同堿金屬摻雜以及堿金屬共摻雜對WO3氣敏、濕敏性能的影響，從結(jié)構(gòu)缺陷、電子遷移率等方面研究堿金屬摻雜提高WO3

2、傳感性能的機理，目前尚未見有研究。三維有序大孔材料(3DOM)擁有豐富的孔道結(jié)構(gòu)，有利于NO2和水分子的吸附及流動，是一種較為優(yōu)異的新型傳感材料。因此，本論文即采用膠晶模板法制備了一系列堿金屬單摻雜及共摻雜3DOM WO3納米材料，應(yīng)用于氣敏、濕敏檢測，并探索堿金屬摻雜對3DOM WO3材料傳感性能的影響機制。具體內(nèi)容如下:
　　1、合成了一系列不同堿金屬摻雜的3DOM WO3納米材料并對其進(jìn)行氣敏性能測試，結(jié)果表明Li摻雜對材料

3、NO2氣敏性能的提升最為明顯。3DOM WO3/Li在最佳工作溫度150℃時對500 ppb NO2氣敏響應(yīng)值為258，比純3DOM WO3的響應(yīng)提高了7倍左右。此外，3DOM WO3/Li在室溫(25℃)下對500 ppb NO2的靈敏度也高達(dá)55。通過多種電鏡表征，證明合成的樣品為孔徑均勻的三維有序大孔材料，這種有利的形貌是提高材料氣敏性能的因素之一。利用X射線衍射、霍爾效應(yīng)等表征技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，堿金屬摻雜提高氣敏性能主要歸因于對材料

4、結(jié)構(gòu)性能和電子性能的優(yōu)化，即堿金屬摻雜增大了材料結(jié)構(gòu)缺陷含量和電子遷移率。該研究結(jié)果對納米WO3氣敏性能改性及其機理探索具有很好的借鑒意義。
　　2、利用膠晶模板法制備了Li/K共摻雜3DOM WO3納米材料，并用于濕度檢測。通過與純3DOM WO3及Li單摻雜3DOM WO3對比，發(fā)現(xiàn)Li/K共摻雜更加有利于提高材料的濕敏性能。結(jié)合X射線衍射、X射線光電子能譜、固體紫外漫反射光譜等表征手段，發(fā)現(xiàn)共摻雜能有效促進(jìn)材料結(jié)構(gòu)缺陷和表面