[發明專利]一種對氨氣敏感的納米線簇WO3?W18O49異質結薄膜

在審

• 申請號: 201711029324.8
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN107831194A
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 薛慶忠;熊雅;朱縱野;郭天超;李暉
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;C01G41/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于氣敏傳感器技術領域，具體涉及一種納米線簇WO₃-W₁₈O₄₉異質結薄膜的制備及其對氨氣的氣敏性能研究。

背景技術

近年來，由于具備來源廣泛、組分高度可調、在合適的pH值下化學性質穩定、電導性好、氧缺陷多等特征，氧化鎢材料(WO_x-3)逐漸受到廣泛關注。在WO_x-3材料中，氧空位為淺施主，有效改善了材料的電導、施主密度，增強了材料對氣體(如NH₃，CO₂，NO₂)的吸附，因此，WO_x-3材料在氣體探測領域前景誘人。W₁₈O₄₉(WO_2.72)是比較有代表性的一種WO_x-3材料，由于W₁₈O₄₉的禁帶寬度較窄，另一方面W₁₈O₄₉是WO_x-3材料(WO_2.625-WO₃)中氧缺陷含量最高的一種材料，這些性質使得W₁₈O₄₉材料更廣泛地應用于氣體探測。

然而，不可否認的是本征的W₁₈O₄₉靈敏度較低，限制了其在高靈敏度探測方面的應用。迄今為止，為了提高W₁₈O₄₉基傳感器的靈敏度，科研工作者做了反復大量的嘗試，歸納起來主要有三種：1)元素摻雜，如Ti-摻雜的W₁₈O₄₉(Sens.Actuators B:Chem.,2012,162,244)， 2)貴金屬修飾，如Pt-修飾的W₁₈O₄₉(Sens.Actuators B:Chem.,2011,153,354)，3)形成異質結，如W₁₈O₄₉@CuO核@殼納米棒(J.Alloys Compd.,2016,673,364)，W₁₈O₄₉/TiO₂異質結納米線(Sens.Actuators B:Chem.,2017,240,477)。其中，通過構造異質結來提高氣敏性能應用最為廣泛。但是，值得一提的是目前制備異質結的方法都需要多步合成。通常，需要先合成第一組分，然后再和第二組分混合，或者需將兩組分的前驅體不斷混合至均勻，諸如此類方法不僅步驟繁瑣，且可能引入潛在的污染。因此，如何實現一步法來制備異質結材料是目前科研工作者首先需要解決的問題。

在本發明中，我們以六氯化鎢(WCl₆)為鎢源，以異丙醇為溶劑，采用溶劑熱法制備了納米線簇WO₃-W₁₈O₄₉異質結粉末，為了進行性能對比，我們以WCl₆為鎢源，以正丙醇為溶劑，同樣采用溶劑熱法制備了納米紡錘形W₁₈O₄₉粉末。然后利用懸涂法分別制備了WO₃-W₁₈O₄₉異質結薄膜和W₁₈O₄₉薄膜器件并用于NH₃的檢測。該納米線簇WO₃-W₁₈O₄₉異質結材料制備方法簡單，原料成本低，可重復性好，相比純W₁₈O₄₉，基于該納米線簇WO₃-W₁₈O₄₉異質結的傳感器對NH₃的氣敏性能有大幅度的提升，因而具有很好的應用價值和前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種檢測NH₃的異質結薄膜的制備方法。通過溶劑熱法制備納米線簇WO₃-W₁₈O₄₉異質結粉末，再通過懸涂法制備成薄膜。該制備方法具有成本低廉、操作簡單、方便快捷、所制備的產物氣敏性能優異等特點。