據(jù)專家介紹，如何通過改性方法進(jìn)一步提高納米氧化鎢傳感性能是近年來的研究熱點(diǎn)。其中，元素?fù)诫s改性和結(jié)構(gòu)改性是提高材料氣敏、濕敏性能的有效方法。堿金屬摻雜到氧化鎢晶格中會(huì)產(chǎn)生更多結(jié)構(gòu)缺陷，吸附更多NO2氣體和水分子，使得電子遷移率和吸附氧含量增大。
三維有序大孔材料（3DOM）擁有豐富的孔道結(jié)構(gòu)，有利于NO2和水分子的吸附及流動(dòng)，是一種較為優(yōu)異的新型傳感材料。因此，研究者采用膠晶模板法制備了一系列堿金屬單摻雜及共摻雜3DOM WO3納米材料，并探索了堿金屬摻雜對(duì)產(chǎn)品傳感性能的影響機(jī)制。具體內(nèi)容如下：
1、合成了一系列不同堿金屬摻雜的3DOM WO3納米材料并對(duì)其進(jìn)行氣敏性能測(cè)試，結(jié)果表明Li摻雜對(duì)材料NO2氣敏性能的提升最為明顯。3DOM WO3/Li在最佳工作溫度150℃時(shí)對(duì)500ppb NO2氣敏響應(yīng)值為258，比純3DOM WO3的響應(yīng)提高了 7倍左右。
此外，3DOM WO3/Li在室溫（25℃）下對(duì)500ppb NO2的靈敏度也高達(dá)55。通過多種電鏡表征，證明合成的樣品為孔徑均勻的三維有序大孔材料，這種有利的形貌是提高材料氣敏性能的因素之一。
利用X射線衍射、霍爾效應(yīng)等表征技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，堿金屬摻雜提高氣敏性能主要?dú)w因于對(duì)材料結(jié)構(gòu)性能和電子性能的優(yōu)化，即堿金屬摻雜增大了材料結(jié)構(gòu)缺陷含量和電子遷移率。
2、利用膠晶模板法制備了Li/K共摻雜3DOM WO3納米材料，并用于濕度檢測(cè)。通過與純3DOM W03及Li單摻雜3DOM WO3對(duì)比，發(fā)現(xiàn)Li/K共摻雜更加有利于提高材料的濕敏性能。
結(jié)合X射線衍射、X射線光電子能譜、固體紫外漫反射光譜等表征手段，發(fā)現(xiàn)共摻雜能有效促進(jìn)材料結(jié)構(gòu)缺陷和表面吸附氧的形成。此外，共摻雜材料內(nèi)部的Li+由于較大的電荷密度，能高度極化材料表面的水分子，促進(jìn)其解離為H+和H3O+，參與導(dǎo)電。K+摻雜入WO3晶格內(nèi)部有利于材料載流子濃度的提高，可能進(jìn)一步增大材料的導(dǎo)電能力，從而提升共摻雜材料的濕敏性能。
