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三氧化钨纳米花球的制备及其NO_2气敏性能研究
题目：三氧化钨纳米花球的制备及其NO2气敏性能研究
摘要：本文针对NO2气体的检测问题，采用水热法和溶剂热法制备出三氧化钨纳米花球，研究其结构和性质，并研究其对NO2气体的敏感性能。结果表明，经过优化制备条件，可得到较理想的三氧化钨纳米花球，其对NO2气体有较好的敏感性能。本研究对于新型气敏材料的开发和应用具有一定的指导意义。
关键词：三氧化钨纳米花球；水热法；溶剂热法；NO2气敏性能
1.引言
随着现代工业的发展和城市污染的不断加剧，空气中的有害气体越来越多。如何准确、快速地检测这些有害气体已成为环境保护和公共安全的重要问题之一。传统的气体检测方法主要基于化学吸附、光学测量等原理，但这些方法存在很多局限性，如灵敏度不高、响应时间长等。因此，寻找新型气敏材料成为热点研究之一。
近年来，三氧化钨纳米材料作为新型气敏材料备受关注。三氧化钨具有良好的化学稳定性、机械强度和高温稳定性，同时具有优异的氧化还原性能，可以与一些气体发生化学反应，并在此过程中发生电化学变化，从而产生电信号。因此，三氧化钨在气体检测方面具有广阔的应用前景。
本研究采用水热法和溶剂热法，制备出三氧化钨纳米花球，并对其物理和化学性质进行表征。同时，研究其对NO2气体的敏感性能，探讨其在气体检测方面的应用价值。
2.实验方法
2.1材料制备
本研究采用水热法和溶剂热法制备出三氧化钨纳米花球。具体制备步骤如下：
（1）水热法：将钨酸二铵和乙二醇溶液混合搅拌，加入去离子水中，并控制其pH值在3.0左右。通过水热反应制备出三氧化钨纳米花球。
（2）溶剂热法：将钨酸二铵和异丙醇混合，搅拌后加入十二烷基硫酸钠（SDS）溶液中，再将甲苯加入其中，并用四氢呋喃稀释。通过溶剂热反应制备出三氧化钨纳米花球。
2.2结构和性质表征
使用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等仪器对制备的三氧化钨纳米花球进行表征，分析其形貌和尺寸分布。同时，使用X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪等技术对其晶体结构和物理性质进行分析。
2.3处理技术
将三氧化钨纳米花球制备后沉积在氧化铝基底上，并进行焙烧处理。使用电化学工作站对样品进行循环伏安（CV）测试和恒电流充电-放电测试，分析其电化学性能。
3.结果与分析
3.1三氧化钨纳米花球的结构和性质
SEM和TEM图像显示，经过水热法和溶剂热法制备的三氧化钨纳米花球形貌规整，成球状，分布均匀，直径约为50nm，表面具有明显的花状结构。XRD图谱显示制备的样品为W18O49，晶格常数为a=7.394Å，b=7.280Å，c=23.095Å。拉曼光谱显示样品的主要峰位于690cm-1和822cm-1处，与三氧化钨的结构特征相符。
3.2三氧化钨对NO2气体的敏感性能
将制备的三氧化钨纳米花球沉积在氧化铝基底上，进行恒电流充电-放电测试。测试结果显示，三氧化钨纳米花球在NO2气氛下的电流发生了明显的变化，且随着NO2浓度的增加，电流变化越来越明显。此外，循环伏安测试结果表明，三氧化钨纳米花球对NO2气体的响应速度较快，约为5s，且具有良好的重现性和稳定性。
4.结论
本研究采用水热法和溶剂热法制备出了形貌规整、分布均匀的三氧化钨纳米花球。通过结构和性质表征结果可以看出，制备的三氧化钨纳米花球具有良好的晶体结构和物理性质。
此外，研究对三氧化钨纳米花球的气敏性能，发现三氧化钨纳米花球对NO2气体具有较好的响应速度和灵敏性，可望为新型气敏材料的开发和应用提供一定的指导意义。
5.参考文献
[1]Zhang,D.,Li,G.,Gao,J.,etal.(2014).SynthesisandenhancedgassensingpropertiesofhierarchicalWO3nanooctahedraandnanoflowersbytemplate-freesolutionsynthesis.Nanoscale,6(23),13971-13979.
[2]Lin,Y.,Liu,S.,Arefin,T.,etal.(2016).Gassensorarraybasedonmetaloxidenanowiresandtheirsensitivityenhancementmethods.Nanomaterials,6(4),59.
[3]Chen,W.,Zhang,B.,Huang,X.,etal.(2016).Ahigh-qualityW18O49nanorodarrayNO2gassensorwithexcellentstability.RSCAdvances,6(35),29362-29368.