[01163673]利用纳米网络结构体改进金属氧化物气敏性能及其改性机理研究

1.研究内容包括： （1）3D-WO3纳米线网络结构体的可控合成; （2）气敏传感单元的电极制作; （3）三维WO3纳米线网络结构体的气敏传感特性及其导电机制研究; 研究成果： （1）掌握了氧化钨三维网络结构体的合成工艺,研究其生长过程的择优取向机制,揭示了其生长机理;发展了一种新的氧化钨纳米花制备方法：种子种植法,实现了氧化钨微纳结构的可控定域生长,为器件的制作打下了扎实的基础。 （2）合成高比表面积紧密的纳米花结构,降低传感器的工作温度,提高灵敏度、响应时间、以及响应恢复时间;通过仿生设计了高粘性的纳米线过渡层,增强纳米花材料的附着力,提高器件的抗干扰能力。 （3）探究了非晶WO3纳米薄膜在水溶液里和不同的染料之间的表面相互作用,揭示其对染料分子的吸附机理,这些研究结果有助于更好地理解非晶氧化钨表面对染料的吸附行为。 （4）利用稀土离子作为荧光探针,掺入氧化钨纳米线结构体中,以探究材料微结构变化与稀土离子发光的关系,为后续对于微结构变化研究提供了一种新的检测手段; 达到的目标与水平： 已独立研发出一种基于纳米花结构薄膜的氢气传感器,可在室温下即可探测低浓度氢气至50 ppm,高浓度至5000 ppm,未出现饱和失效问题,达到国际较为领先的水平。 2.对照研究工作计划,已经超额完成预定的研究工作,并且在内容上有所增加：一是偶然发现了合成新的纳米结构材料对染料分子具有强吸附作用,从而开展了相关研究工作;二是在测试气体传感器的过程中,需对比传感器在不同工作温度下的性能,从而发现这类纳米材料在不同气氛下热效应引发的微结构变化。 3.本项目开发的新型纳米结构材料及其气体传感器件,有望被应用于电致变色、污水处理、气敏传感器件等领域,具有广泛的应用前景。 4.培养了硕士研究生两名;青年科技人员在科研能力得到了提升,项目负责人获得了2015年省杰青的资助,两位成员晋升为副教授。 5.成果还未进行成果转化和推广,暂无经济效益。 6.本项目所开发的气体传感器目前仅对氢气具有响应,后续如果能开发出对其它特殊气体具有传感响应的材料,特别是对汽车尾气、温室效应气体等环境需要监测的气体有选择性响应的传感器件或者传感器阵列,将更有重要意义。