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三维有序大孔氧化钨基三乙胺气体传感器的设计与制备研究

崔玉珍  
【摘要】:氧化钨(WO3)作为一种典型的n型半导体,由于其优异的电学性能和良好的化学稳定性,近年来被广泛应用在气体传感器领域。但是传统的WO3气体传感器往往存在工作温度高、选择性差、灵敏度低等问题,限制了它的实际应用。三维有序大孔(3DOM)结构,由于其相互连通的孔道结构可以提高材料的比表面积,有利于气体的扩散并提供更多的活性吸附位点。本论文通过胶晶模板法制备了 3DOMWO3,通过元素掺杂和贵金属负载的方法进一步改善3DOM WO3对三乙胺的气敏性能。具体研究内容如下:1、通过胶晶模板法成功合成了一系列Cu掺杂的3DOM WO3,研究了其对三乙胺气体的气敏性能。发现Cu掺杂摩尔比为5%的样品气敏性能改善最明显。在300℃时,响应值为~203,是纯WO3的~12倍。为了研究气敏性能改善的原因,对材料进行了 SEM、XRD、XPS等表征,发现Cu掺杂导致材料产生更多的结构缺陷,使禁带宽度增加,有利于空气中的氧气捕获材料中的电子形成化学吸附氧,从而提高3DOM WO3材料的气敏性能。2、制备了 Pt负载的3DOM WO3,研究了负载过程中溶剂对Pt分散状态的影响,发现EG-Pt/WO3样品有着更好的气敏性能。XPS、UV-Vis DRS、CO-TPR、CO-DRIFTS、Hall等一系列表征证明了 Pt的负载可以使材料捕获更多的化学吸附氧,并加快电子传输速率。由于乙二醇对Pt的稳定作用,EG-Pt/WO3样品表面的Pt以高分散的状态存在,有效催化活性位点增多,从而改善了材料对三乙胺的传感性能。


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