[发明专利]一种贵金属掺杂WO3基甲醛气敏材料的制备方法及应用

说明书

本发明属于半导体氧化物气敏传感器领域，涉及了一种贵金属掺杂WO₃基甲醛气敏材料的制备方法及应用。本发明的甲醛气敏材料是由具有单斜结构的片状WO₃通过贵金属掺杂，提高了对甲醛的响应恢复速度、降低工作温度。其制备方法是在表面活性剂的辅助条件下通过水热合成得到六边形片状WO₃颗粒，具有相对较大的比表面积且片状结构有利于待检测气体的传输。通过浸渍法实现贵金属掺杂的高响应恢复速度和低工作温度、高灵敏度甲醛气敏材料，将材料进行涂料老化制得甲醛气体传感器。

技术领域

本发明属于半导体氧化物气敏传感器领域，特别是贵金属掺杂片状WO₃高灵敏度低工作温度、高响应恢复速度甲醛气敏材料的制备方法及应用。

背景技术

甲醛作为室内空气主要的污染源，已被世界卫生组织确定为致癌物质。对甲醛气体的准确监测，制备一种高灵敏度低工作温度、快响应和恢复速度及选择性好的甲醛气敏材料备受关注。如Zhang等人制备的Au-In₂O₃纳米块在240℃下对100ppm甲醛的灵敏度约为37(Zhang,S.,etal.Facile approach to prepare hierarchical Au-loaded In₂O₃porousnanocubes and their enhanced sensing performance towards formaldehyde,Sensorsand Actuators B:Chemical, 241(2017):1130-1138.)；Dong等人采用Pt-NiO作为敏感材料，在200℃下对 2000ppm甲醛气体灵敏度为9.9(Dong,C.J.,et al.Enhancedformaldehyde sensing performance of 3D hierarchical porous structure Pt-functionalized NiO via a facile solution combustion synthesis,Sensors andActuators B:Chemical,220(2015): 171-179)；如Yang等人通过水热法制备的SnO₂孔洞微球，在300℃对100ppm 甲醛约为7(Yang,J.D,et al.One-pot synthesis of SnO₂hollowmicrospheres and theirformaldehyde sensor application,MATERIALS LETTERS,184(2016):9-12)。

片状结构是指某一晶面优先生长，而其他晶面暴露面积较小的具有特殊结构的产物，与颗粒状体块状相比，片状WO₃不易团聚，相对来说具有较大的比表面积，更有利于气体的传输。通过贵金属纳米颗粒掺杂加快被测气体与表面吸附的氧负离子发生氧化还原反应，提高对甲醛的灵敏度和选择性，加快响应和恢复速度。利用此方法实现对甲醛气体的检测鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是：提供一种贵金属掺杂WO₃基甲醛气敏材料的制备方法及应用，为了解决现有的甲醛气体传感器选择性差，响应及恢复速度慢的问题。

本发明为解决上述技术问题采用如下方案，

一种贵金属掺杂WO₃基甲醛气敏材料的制备方法，包括如下步骤：

a.钨酸盐溶于去离子水中配成0.05-0.5mol/L的溶液作为钨源，磁力搅拌成均匀溶液，随后逐滴加盐酸调节溶液pH值为0.5-2，继续搅拌；

b.按钨：表面活性剂的摩尔比为1:0.1～0.5，称取表面活性剂溶于去离子水中，磁力搅拌成均匀溶液；

c.将步骤b所得到的溶液缓慢加入到步骤a所得溶液中，继续强力搅拌形成前驱体溶液；