鈀改性氧化鎢氣敏材料,提高探測甲醛靈敏性

近期,華中科技大學集成電路學院研究團隊利用鈀納米顆粒(Pd NPs)對紫色氧化鎢(W18O49)氣敏材料進行改性,進而能顯著提高探測甲醛氣體的靈敏性,對在綫監測甲醛濃度工作效率的提升具有重要意義。

甲醛分解圖片(圖源:Huan Liu/Chemical Engineering Journal)

甲醛分解圖片(圖源:Huan Liu/Chemical Engineering Journal)

甲醛是一種無色、有毒和有刺激性的氣體,是我們日常中最常見的有害物質,對人類的健康影響極大,于2017年10月27日被世界衛生組織國際癌症研究機構列入致癌物清單中,于2019年7月23日被列入有毒有害水污染物名錄(第一批)中。甲醛氣體的危害主要包括對眼和呼吸道的刺激、降低免疫力、損害肝臟、引發皮膚病、引發突變與致癌、毒害神經系統等。

近年來,隨著科學技術的不斷發展,甲醛污染源也越來越多,包括壁紙、膩子、瓷磚膠等裝修材料,衣櫃、碗橱、床具、桌子等家具,衣物、桌布、窗簾等紡織物。因此,開發高靈敏度、高可靠性和高穩定性的甲醛傳感器對保障室內空氣質量具有重要意義。我國《室內空氣質量標準》(GB/T 18883-2002)規定,室內甲醛濃度應低于0.1mg/m3(1小時均值)。

鈀改性氧化鎢氣敏材料圖片(圖源:Huan Liu/Chemical Engineering Journal)

鈀改性氧化鎢氣敏材料圖片(圖源:Huan Liu/Chemical Engineering Journal)

爲了開發綜合性能更高的甲醛氣體傳感器,華中科技大學研究者基于氧化物半導體氣敏材料表界面調控策略,製備出了摻鈀紫色氧化鎢氣敏材料。

紫色氧化鎢是一種具有諸多氧缺陷的n型半導體材料,具有無毒、無放射性、優异的電性能和氣體敏感性等優點,廣泛應用于氣體傳感器等領域。而經過鈀納米顆粒改性後的紫色氧化鎢氣敏材料具有更好的氣體敏感性。

研究表明,摻鈀紫色氧化鎢氣敏材料製造出的甲醛傳感器不僅能檢測出較低的甲醛濃度(50ppb),還具有超高的靈敏度(2.96/50ppb)、超快的響應速度(1秒)、優异的可逆性和選擇性等特點。

相關研究成果已以“W18O49 sensitized with Pd nanoparticles for ultrasensitive ppb-level formaldehyde detection”爲題發表在國際知名期刊Chemical Engineering Journal上。

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