據(jù)悉，瀋陽工業(yè)大學(xué)研究者在氣敏材料領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，他們巧妙地運(yùn)用一步水熱法結(jié)合後續(xù)的煆燒工藝，成功合成了一維氧化鎢納米針陣列結(jié)構(gòu)。這一研究成果不僅為乙二醇蒸汽的監(jiān)測(cè)與預(yù)警提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支援，也為其他有毒有害氣體的檢測(cè)提供了新的思路和方法。
中鎢線上三氧化鎢圖片
乙二醇（Ethylene Glycol, EG），這一在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的有機(jī)溶劑，不僅是染料與油墨生產(chǎn)的關(guān)鍵成分，也是汽車防凍液不可或缺的一部分。然而，其化學(xué)性質(zhì)的另一面卻不容忽視：在高溫條件下，EG中的羥基易於發(fā)生氧化反應(yīng)，生成對(duì)人體有害的草酸和乙酸。這些有害物質(zhì)若被人體吸入，可能引發(fā)嚴(yán)重的健康問題，包括頭暈、呼吸困難，甚至對(duì)腎臟和大腦造成永久性損傷。此外，乙二醇的易燃易爆特性，使其在處理與儲(chǔ)存過程中必須採(cǎi)取嚴(yán)格的安全措施，以防意外發(fā)生。
在此背景下，開發(fā)高效、可靠的乙二醇感測(cè)器成為了保障人員安全、預(yù)防環(huán)境污染的迫切需求。氧化鎢（WO3），作為金屬氧化物半導(dǎo)體氣敏材料中的佼佼者，因其成本合理、無毒環(huán)保以及在惡劣環(huán)境下的高度穩(wěn)定性，成為了研究者的關(guān)注焦點(diǎn)。尤其是近年來，由二維納米片構(gòu)建的WO3分級(jí)納米陣列在氣敏領(lǐng)域取得了顯著進(jìn)展，其高效的電荷傳輸能力和空間利用率令人矚目。
氣體感測(cè)器圖片
然而，一維WO3納米針陣列在氣敏性能上的潛力尚未被充分挖掘。與二維納米片相比，一維納米針不僅具有獨(dú)特的電子傳輸特性，其擇優(yōu)取向效應(yīng)也為氣敏性能的提升提供了新的思路。
鑒於此，瀋陽工業(yè)大學(xué)研究者就使用水熱法製備了氧化鎢納米針陣列結(jié)構(gòu)材料。在400°C的高溫?zé)彑?，WO3納米針經(jīng)過精心構(gòu)築，形成了淡紫色的多個(gè)自支撐陣列。這些陣列不僅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而且內(nèi)部含有適當(dāng)?shù)腃/h-WO3異相結(jié)，這種異相結(jié)的存在為氣敏反應(yīng)提供了更多的活性位元點(diǎn)，加速了氣體分子與材料表面的相互作用。同時(shí)，納米針的高度取向性確保了電荷載流子在材料內(nèi)部的快速傳輸，進(jìn)一步提升了感測(cè)器的回應(yīng)速度。
研究表明，WO3納米針陣列結(jié)構(gòu)的感測(cè)器在160°C的工作溫度下，對(duì)100ppm乙二醇蒸汽展現(xiàn)出了良好的高靈敏度（達(dá)到2305）。此外，該感測(cè)器還表現(xiàn)出出色的選擇性，能夠在複雜的氣體環(huán)境中準(zhǔn)確識(shí)別出乙二醇蒸汽，大大降低了誤報(bào)和漏報(bào)的風(fēng)險(xiǎn)。
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