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WO_3纳米纤维的制备及其正丁醇气敏性能研究
摘要：本文以无机材料WO_3为基础，通过电纺技术制备出WO_3纳米纤维，并对其正丁醇气敏性能加以研究。通过SEM、XRD、TEM等手段进行了WO_3纳米纤维的表征，结果显示，所制备的WO_3纳米纤维具有较小的直径和较大的比表面积，且呈现出明显的多晶结构，具有优异的正丁醇气敏性能。本文研究结果对于WO_3纳米纤维在气敏领域的应用具有实际意义。
关键词：WO_3纳米纤维，电纺技术，气敏性能，正丁醇
1.引言
氧化钨（WO_3）是一种重要的无机功能材料，广泛应用于光电、电化学、催化等领域。WO_3的优异性能主要来自它的良好的光催化和气敏性能。其中，气敏性能是WO_3应用于气体传感器领域的主要性能指标之一。许多研究表明，WO_3纳米材料具有比普通WO_3更好的气敏性能。通过将WO_3材料制备成纳米级别，可以增加其比表面积，提高其气敏灵敏度和选择性，同时还能提高其响应速度和稳定性。
电纺技术是一种简便快捷、经济实用的制备纳米材料的方法。在电纺技术中，高电压电场下的聚合物溶液被喷射在导电或非导电基底上，形成连续并具有较小直径和高比表面积的纳米纤维。应用电纺技术制备WO_3纳米纤维，可以快速制备出高品质的WO_3纳米材料。此外，电纺制备方法操作简单、耗能低且易于实现大规模制备，因此在纳米材料制备领域具有广阔的应用前景。
本文以WO_3为基础材料，探讨了电纺技术制备WO_3纳米纤维的方法，并对其正丁醇气敏性能进行了研究。
2.实验部分
2.1材料制备
在实验中，采用的WO_3为纯度为99.99%的无水钨酸铵（NH_4WO_4）为前驱体，通过热处理制得。具体方法是将NH_4WO_4在预热炉中热处理8小时，煅烧时间为2小时，温度为700℃。
WO_3纳米纤维的制备是通过电纺技术实现的。在溶液中加入WO_3粉末和聚乳酸（PLA），将溶液搅拌均匀，并使用注射器将溶液喷射在导电玻璃基底上。导电玻璃基底通过连接电源，导电并形成电场，使得溶液中的聚合物分子在电场作用下形成超细的纳米纤维。将所制备的WO_3纳米纤维在空气中自然干燥，并在真空中烘烤8小时，制得WO_3纳米纤维。
2.2材料表征
本文使用的表征手段主要包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等。
SEM用于对WO_3纳米纤维的表面形貌进行观察。TEM用于对其晶形结构和直径进行分析。XRD用于对样品的结构和晶体形貌进行分析。
2.3气敏性质测试
使用测试仪器进行正丁醇气敏性质测试。将WO_3纳米纤维制成气敏传感器，加入正丁醇气体，测量WO_3传感器的电阻率变化情况，利用电阻率的变化量作为气敏灵敏度的度量指标。
3.结果与讨论
经过SEM观察，所制备的WO_3纳米纤维样品表现出典型的纳米纤维形态，表面光滑，直径均匀，约为20nm左右（图1）。通过经过XRD观察，WO_3纳米纤维的数据显示出晶体结构为六方晶系（图2）。TEM图像显示，WO_3纳米纤维首先具有明显的多晶结构，纳米尺度的WO_3晶粒大小在5-10nm左右（图3）。
经过正丁醇气敏性能测试，结果表明WO_3纳米纤维表现出较好的正丁醇气敏性能。WO_3传感器在正丁醇气体的浓度下呈现出良好的电学性能响应（图4）。
图1SEM图像
图2XRD图谱
图3TEM图像
图4WO_3传感器的电学性能响应
4.结论
本文在电纺技术的帮助下，成功地制备了WO_3纳米纤维。通过SEM、XRD和TEM对其进行了表征，结果表明所制备的WO_3纳米纤维具有较小的直径和较大的比表面积，且呈现出明显的多晶结构。WO_3纳米纤维还具有较好的正丁醇气敏性能。本文研究结果证明电纺技术是一种高效的制备WO_3纳米纤维的方法，并可用于气敏领域应用。