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氧化钨纳米线气敏特性介绍与研究现状

氧化钨纳米线气敏特性介绍与研究现状. 报告人：闫文君 导师：胡明. 结构特征. 气敏机理. 目 录. 制备方法. 表征. 存在问题. 结构特征. 氧化钨——纳米线，直径几十 nm ； 各种 W/O 比； WO 3 ， WO 3-X ： WO 2.9 (W 20 O 58 ) ， WO 2.8 ， WO 2.72 (W 18 O 49 ) ， WO 2.6 ， WO 2. 一维尺度可以与其电子耗尽深度相比拟——电阻控制灵敏； 结晶度高——稳定性好； 比表面积大，空隙率较大；表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应表现突出；——催化活性好，表面吸附能力强.

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氧化钨纳米线气敏特性介绍与研究现状

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Presentation Transcript

  1. 氧化钨纳米线气敏特性介绍与研究现状 报告人：闫文君 导师：胡明

  2. 结构特征 气敏机理 目 录 制备方法 表征 存在问题

  3. 结构特征 氧化钨——纳米线，直径几十nm； 各种W/O比；WO3，WO3-X：WO2.9(W20O58)，WO2.8，WO2.72(W18O49)，WO2.6，WO2 • 一维尺度可以与其电子耗尽深度相比拟——电阻控制灵敏； • 结晶度高——稳定性好； • 比表面积大，空隙率较大；表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应表现突出；——催化活性好，表面吸附能力强 显著提高了氧化钨纳米线的气体探测灵敏度和响应/恢复速度，降低了气体探测工作温度

  4. 气敏机理 N型半导体金属氧化物氧离子吸附引起的表面能带弯曲及产生的空间电荷层宽度和高度。

  5. 与还原性气体（NH3,H2S,CO,SO2,CH4等）接触

  6. 与氧化型气体（NO,NO,N2O,CO2等）接触

  7. 制备方法 • 原位生长 • 无模板法： 气相合成：物理/化学气相沉积、热蒸发等 液相合成：溶胶凝胶法、热溶剂法、水热法等 在衬底或基底材料（如Si,SiO2,W,ITO等）上直接生长纳米线 • 模板法： 硬模板法：AAO、介孔二氧化硅等（碳纳米管） 软模板法：PMMA等 溶胶凝胶法在孔洞中（硬模板）或表面（软模板）生长合成氧化钨纳米线阵列

  8. 二次制备：一般是首先利用溶剂热法、溶胶凝胶法等化学方法合成制备一维WO3纳米线，再利用电泳沉积法、涂层法、浸渍法等方式转移到器件基底上二次制备：一般是首先利用溶剂热法、溶胶凝胶法等化学方法合成制备一维WO3纳米线，再利用电泳沉积法、涂层法、浸渍法等方式转移到器件基底上 各种制备方法的比较

  9. Growth of monoclinic WO3 nanowire array for highly sensitive NO2 detectionBaobao Cao, Jiajun Chen, Xiaojun Tang and Weilie Zhou 热蒸发法。管式炉，合成条件13－15Torr，200sccm air flow，1000℃，加热钨粉，在Si衬底上形成氧化钨纳米线。直径40－50nm，长3－5μm

  10. 能探测到的最低NO2气体浓度为50ppb

  11. W18O49 and WO3 nanorod arrays prepared by AAO-templated electrodeposition methodQi Zhang, Ashok Kumar Chakraborty, and Wan In Lee SEM images for the WO3(a) and W18O49(b) nanorod arrays. The AAO template was completely removed. • 模板法，电化学沉积。直径为90－95nm，模板直径100nm。

  12. Synthesis of Pt nanoparticles functionalized WO3 nanorods and their gas sensing propertiesXianghong Liu, Jun Zhang, Taili Yang, Xianzhi Guo, Shihua Wu, Shurong Wang TEM image of Pt-WO3 nanorods • 水热法。以Na2WO4·2H2O和NaCl为原料，在100ml的反应釜中180℃保温24h，得到WO3 nanorods ；然后再经过化学法掺杂Pt纳米颗粒

  13. 180℃下对乙醇的灵敏度最高；综合考虑灵敏度和响应/恢复时间，工作温度为220℃，响应时间为9s。工作温度降低180℃下对乙醇的灵敏度最高；综合考虑灵敏度和响应/恢复时间，工作温度为220℃，响应时间为9s。工作温度降低

  14. 利用静电纺丝法合成的一维WO3纳米纤维，对100ppmNH3的响应/恢复时间降到1S/5S,并且对NH3具有很好的选择性利用静电纺丝法合成的一维WO3纳米纤维，对100ppmNH3的响应/恢复时间降到1S/5S,并且对NH3具有很好的选择性

  15. Fabrication of one-dimensional mesoporous tungsten oxideWei Hao Lai,Jiann Shieh, Lay Gaik Teoh and Min Hsiung Hon TEM images of mesoporous WO3 for (a) tube-like nanofibre,(b) nanofibre synthesized by the gas-filled method Gas-filled process of mesoporous tungsten oxide nanowires synthesis from triblock copolymer within a porous anodic alumina membrane. • AAM模板，气体加压辅助溶胶－凝胶法制得带孔的氧化钨纳米线

  16. 表征 • SEM：直接观察样品形貌；制样简单，不用切成薄片；电子束对样品的损伤与污染程度小，非破坏性；分辨率可达3nm；微区成分分析 • TEM：破坏性；分辨率0.2nm；常用于观察纳米粒子的形貌、分散情况、测量及评估纳米粒子的粒径 • XRD：获得样品的成分、内部原子或分子的结构或形态等信息 • XPS：通过测定电子的结合能实现对表面元素的定性、定量分析，包括价态 AFM、AES、LEED、UPS、FT-IR、Raman

  17. 存在问题 团聚性 不稳定性 二次加工，模板去除 寿命短

  18. Thank You !

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