[發明專利]一種由納米棒自組裝而成的WO3

有效

• 申請號: 201910728426.1
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN110426420B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 沈巖柏;李停停;盧瑞;李昂;劉文剛;韓聰;魏德洲
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發明公開了一種由納米棒自組裝而成的WO₃微米梭的NH₃氣敏元件及其制備方法，屬于半導體氧化物的氣敏元件技術領域。所述氣敏元件主要由電極元件與均勻涂覆在電極元件上的WO₃微米梭組成，所述WO₃微米梭由WO₃納米棒自組裝而成，所述WO₃微米梭的直徑為0.4～1.5μm、長度為0.6～1.4μm，所述WO₃納米棒的直徑為15～33nm、長度為80～1050nm，所述WO₃微米梭為六方相晶體結構。本發明所述的由納米棒自組裝而成的WO₃微米梭具有晶相單一、結晶度高、形貌均勻一致、孔隙率高、比表面積大等結構特性。本發明所述氣敏元件具有對NH₃氣體的高選擇性、低工作溫度的快速響應等特點。

技術領域

本發明屬于半導體氧化物的氣敏元件技術領域，具體涉及一種由納米棒自組裝而成的WO₃微米梭的NH₃氣敏元件及其制備方法。

背景技術

在環境、汽車、化學工業和醫療診斷領域，人們越來越關注有害氣體的檢測。在廢氣排放中，有害氣體占很大比例，能對人體和動物的上呼吸道黏膜造成傷害，輕度吸入會引起炎癥、呼吸困難等，過多吸入可能會危及生命，并且對皮膚和眼結膜造成嚴重灼傷，甚至失明。人體持續吸入濃度過高的有害氣體如NH₃、H₂S等，在短時間內即可中毒甚至危及生命。氨氣(NH₃)是一種無色并伴有強烈刺激氣味的氣體，它對人體或者動物的上呼吸道和皮膚有極強的腐蝕和刺激作用，如果被吸附在眼結膜和皮膚黏膜上，很可能產生刺激和炎癥。同時，氨氣作為一種常見的無機物，在工業、醫學、農學等領域都有著廣泛的應用，而當環境中氨氣體積分數超過5×10^-5時，會嚴重刺激人體呼吸器官、皮膚和眼睛。因此，研究高性能的有害氣體傳感器，對環境中NH₃進行高效檢測非常有必要。

WO₃是一種最為常見且用途十分廣泛的金屬氧化物功能材料，具有優異的氣敏、催化和光電等性能，被廣泛應用于氣體傳感器、催化劑、光電解等領域，對NO₂、NH₃、H₂、丙酮、乙醇、甲苯等氣體的檢測具有極大的應用前景，因此在礦井安全、環境檢測、工廠安全監測等方面廣泛使用。在現有制備WO₃納米材料的眾多研究中，多選用鎢酸鈉、偏鎢酸銨、鎢酸、六氯化鎢等分析純試劑或者純度極高的鎢金屬作為鎢源，這些藥劑價格高昂，并且具有一定的污染性。

發明內容

針對這種現狀，本發明以白鎢精礦為鎢源，制備出了由納米棒自組裝而成的WO₃微米梭，打破了高附加值氧化鎢原材料的局限性。以WO₃微米梭作為氣敏材料制備而成的氣敏元件，可以實現在較低工作溫度下對 NH₃的有效檢測。本發明制備的由納米棒自組裝而成的WO₃微米梭具有制備成本低、工藝簡單、產量大、比表面積大等優點，以WO₃微米梭制備的NH₃氣體傳感器具有靈敏度高、可逆性好、響應/恢復速度快、選擇性好等優點，是具有良好應用前景的氣敏元件之一。

本發明提供了一種由納米棒自組裝而成的WO₃微米梭的NH₃氣敏元件，所述氣敏元件主要由電極元件與均勻涂覆在電極元件上的WO₃微米梭組成，所述WO₃微米梭是由WO₃納米棒自組裝而成，所述WO₃微米梭的直徑為0.4～1.5μm、長度為0.6～1.4μm，所述WO₃納米棒的直徑為15～33nm、長度為80～1050nm，所述WO₃微米梭為六方相晶體結構。

進一步地，上述技術方案中，所述電極元件為陶瓷管電極。