嵌段共聚物模板法制備WO3納米材料及其氫敏性能研究.pdf

1、作為解決當今社會所面臨能源問題的首選方案,氫能源具有極大的應用潛力,但是由于氫能源本身存在化學性質不穩(wěn)定、易爆炸等缺點,限制了其大規(guī)模應用。而氫敏傳感器對氫氣泄漏的檢測則可以極大避免爆炸等悲劇的發(fā)生,作為氫敏傳感器的核心部件,氫敏材料則顯得尤為重要。以WO3代表的金屬氧化物半導體在氫氣敏感探測方面以高靈敏度以及循環(huán)穩(wěn)定性良好等優(yōu)點,受到廣泛關注。但是目前傳統方法所制備的WO3氫敏材料依然存在諸多不足之處:結構方面,傳統方法合成的WO3在

2、結構上很難具有高度有序的納米結構,并且不能對其納米結構和尺寸進行精確調控影響了其性能的有效發(fā)揮;性能方面,傳統方法所合成的純相WO3氫敏材料需要高溫環(huán)境下工作,增大了安全隱患?；诖?本論文利用嵌段共聚物模板法,制備得結構上高度有序化排列且具有不同納米結構的WO3納米材料,并且在氫氣敏感性能方面具有室溫工作、高靈敏度、高信噪比等優(yōu)點,同時探究不同因素對其結構域性能的影響與機理,具體工作如下:
　　第一,利用PS-b-P4VP嵌段共

3、聚物模板制備具有高度有序化納米點陣狀與納米棒狀結構的WO3納米材料,并且系統研究了模板的納米結構、溶劑浸泡時間、紫外固化時間、以及煅燒升溫速率等因素對合成WO3納米結構的影響。發(fā)現嵌段共聚物微相分離是模板形成多種高度有序化納米結構的主要機制,而產生的相分離結構中的P4VP相會定向吸附H2WO4為復制模板結構進而生成WO3的主要機制。結果表明,制備所得的WO3納米材料具有高度有序化排列的納米結構,并且能夠通過調控模板結構,獲得相應不同的高

4、度有序化納米結構。
　　第二,將制得WO3納米材料用于氫氣敏感性能測試,系統研究襯底、燒結溫度、納米結構等因素對氫敏性能的影響。選用6％與0.1%濃度氫氣評估WO3氫敏性能中響應時間、工作溫度、靈敏度等性能指標。結果表明,與傳統的WO3氣敏材料相比,嵌段共聚物模板制備得的WO3氫敏材料,具有室溫響應、高靈敏度、循環(huán)穩(wěn)定性好、高信噪比等優(yōu)點。
　　第三,探究了所制得的WO3具有優(yōu)異氫敏性能的機理,并且探討了不同因素對氫敏性能的