[发明专利]一种对氨气敏感的纳米线簇WO3‑W18O49异质结薄膜

说明书

技术领域

本发明属于气敏传感器技术领域，具体涉及一种纳米线簇WO₃-W₁₈O₄₉异质结薄膜的制备及其对氨气的气敏性能研究。

背景技术

近年来，由于具备来源广泛、组分高度可调、在合适的pH值下化学性质稳定、电导性好、氧缺陷多等特征，氧化钨材料(WO_x-3)逐渐受到广泛关注。在WO_x-3材料中，氧空位为浅施主，有效改善了材料的电导、施主密度，增强了材料对气体(如NH₃，CO₂，NO₂)的吸附，因此，WO_x-3材料在气体探测领域前景诱人。W₁₈O₄₉(WO_2.72)是比较有代表性的一种WO_x-3材料，由于W₁₈O₄₉的禁带宽度较窄，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种材料，这些性质使得W₁₈O₄₉材料更广泛地应用于气体探测。

然而，不可否认的是本征的W₁₈O₄₉灵敏度较低，限制了其在高灵敏度探测方面的应用。迄今为止，为了提高W₁₈O₄₉基传感器的灵敏度，科研工作者做了反复大量的尝试，归纳起来主要有三种：1)元素掺杂，如Ti-掺杂的W₁₈O₄₉(Sens.Actuators B:Chem.,2012,162,244)， 2)贵金属修饰，如Pt-修饰的W₁₈O₄₉(Sens.Actuators B:Chem.,2011,153,354)，3)形成异质结，如W₁₈O₄₉@CuO核@壳纳米棒(J.Alloys Compd.,2016,673,364)，W₁₈O₄₉/TiO₂异质结纳米线(Sens.Actuators B:Chem.,2017,240,477)。其中，通过构造异质结来提高气敏性能应用最为广泛。但是，值得一提的是目前制备异质结的方法都需要多步合成。通常，需要先合成第一组分，然后再和第二组分混合，或者需将两组分的前驱体不断混合至均匀，诸如此类方法不仅步骤繁琐，且可能引入潜在的污染。因此，如何实现一步法来制备异质结材料是目前科研工作者首先需要解决的问题。

在本发明中，我们以六氯化钨(WCl₆)为钨源，以异丙醇为溶剂，采用溶剂热法制备了纳米线簇WO₃-W₁₈O₄₉异质结粉末，为了进行性能对比，我们以WCl₆为钨源，以正丙醇为溶剂，同样采用溶剂热法制备了纳米纺锤形W₁₈O₄₉粉末。然后利用悬涂法分别制备了WO₃-W₁₈O₄₉异质结薄膜和W₁₈O₄₉薄膜器件并用于NH₃的检测。该纳米线簇WO₃-W₁₈O₄₉异质结材料制备方法简单，原料成本低，可重复性好，相比纯W₁₈O₄₉，基于该纳米线簇WO₃-W₁₈O₄₉异质结的传感器对NH₃的气敏性能有大幅度的提升，因而具有很好的应用价值和前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测NH₃的异质结薄膜的制备方法。通过溶剂热法制备纳米线簇WO₃-W₁₈O₄₉异质结粉末，再通过悬涂法制备成薄膜。该制备方法具有成本低廉、操作简单、方便快捷、所制备的产物气敏性能优异等特点。