用气相反应法制备纳米WO3气敏材料.pdf

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1、第18卷!第2期传感技术学报Vol.18!No.22005年6月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJun.2005WO3NanosizedgassensitivePowdersynthesizedBygas-statereactionYU~ua-liangs~UANGshi-zhensLINWeisC~ENWei(ePartmentofElectronicscienceandAPPliedph$sicssIuzhouUniuersit$sIuzhou350002sChina)Abstract:

2、Thepreparationofmaterialiscriticaltofabricationofgassensormadefromsemiconductor.NanometerWO3wassynthesizedbygas-statereactionwithtungstenfilamentandmadeintogas-sensortoNO2.Thegas-sensingmeasurementsresultsrevealedthatthesesensorsshowasensitivityabout10whenputintoNO2g

3、asofverylowdensity(about10-10)andrespondIuickly(about1.5seconds).Byanalyzingmicro-structureofthematerialsthemechanismofthesesensorswasuncovered.Keywords:gas-statereaction;nanometerWO3sNO2;gassensingcharacteristicEEACC:7230I用气相反应法制备纳米WO气敏材料3余华梁!黄世震!林!伟!陈!伟(福州大学电子系气湿敏传

4、感器研究所s福州!350002)摘!要!材料的制备是研制半导体气敏传感器的关键环节D用气相反应法s以纯钨丝为原料s制备了WO3粉末s又以此WO3粉末为基材s制作了NO气敏传感元件D在性能测试中发现s该元件对低浓度(10-10)NO灵敏s灵敏度可达10倍左右s而且22响应迅速s响应时间为1.5sD文中从材料的微观结构入手s对材料的敏感机理作了分析D关键词!气相反应法;纳米WO3;气敏性质;NO2中图分类号!TP2l2!!文献标识码!A!!文章编号!l005-9490(2005)02-0325-04!!二氧化氮(NO2)是一种有毒气

5、体s是引起各种面s从而表现出许多特异的理化性质s如表面效应~环境问题s危害人们身体健康的主要工业污染物之量子尺寸效应等D使原本对气体不敏感的材料变得[1]一D因此s在工农业生产以及日常生活中s对NO2敏感s原来敏感的材料变得更加敏感D目前s纳米的监测s日益受到人们关注DWO3材料的制备方法s常见报道的有热分解法s溶在各种类型的气敏传感器中s以半导体氧化物胶凝胶法等D为基材的气敏传感器具有功耗小s成本低s操作便捷本文着重介绍采用气相反应法制备纳米WO3等突出的优点s是气敏传感器最为活跃的研究领域材料的方法以及由这种材料制成的元件对

6、NO2气之一D近年来s国内外不少专家学者深入研究了各体的敏感性能D并试图从微观结构方面对材料的气种氧化物半导体材料对NO2的气敏性质s发现敏性质做出解释DWO3十分适合作为制造NO2的半导体气敏传感元l!实!验件的基材D人们在对材料气敏性能的研究中发现s材料纳l.l!材料的制备米化能够充分发挥气敏材料的潜能D其本质原因1.1.1!气相反应法是s纳米材料具有极小的颗粒尺寸和巨大的理化表气相反应法是指在高能状态(高温或等离子体)收稿日期!2004-10-04作者简介!余华梁(1969-)s男s福建人s硕士研究生s主要研究方向为气敏传

7、感器的开发与应用syuhualiang02!163.comD326传!感!技!术!学!报2005年下气化的原子或分子与反应气体作用形成并长大2!元件的气敏性能及机理分析成均匀的纳米微粒的材料制备方法高温的提供方式通常有:电阻加热~等离子体加热~电子束加热等试验中发现经过烧结后的元件对NO2的灵敏在由钨制取WO3粉末的过程中高能的提供方式度~响应时间和恢复时间等各项性能均不及未经烧结属于电阻加热不同的是电流并非通过别的电阻的元件以下是对未经烧结的元件进行测试的结果而是通过钨丝本身从而产生的焦尔热使自身发生2.l!元件的气敏性能气化

8、~氧化2.1.1!对于浓度为10>10-6的NO气体!在不同21.1.2!用气相反应法制备WO3纳米材料加热电压下!元件的气敏性能如图示气相反应法制备纳米WO3材料的实验装置可用下图表示图3!#-V关系图图1!气相反应法制备WO3实验装置图将钨丝固定在其中一根钨