DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157339
為了調節介孔WO3納米纖維的孔隙率和氧空位，開發了一種結合不同加熱速率的簡便靜電紡絲技術。WO3的孔隙率隨加熱速率的增加而逐漸增大，直至10℃/min后孔隙率降低，這是由于破壞了WO3纖維狀結構。因此，加熱速率為10℃/min的WO3納米纖維（WO3-10）具有最大的孔徑和表面積。同時，隨著加熱速率的提高，有機聚合物在較高的加熱速率下快速分解時，由于局部氧分壓降低，氧空位濃度明顯增加。因此，WO3的低溫NO2傳感性能可通過加熱速率進行調節。WO3-10納米纖維的傳感性能最佳，在90℃下對3ppm NO2表現出最高的響應（101.3）和最短的響應時間（125s）/恢復時間（231s）。這些優異的傳感特性歸因于WO3-10納米纖維的高孔隙率、高氧空位濃度和高表面積，其對表面O2-物種和NO2氣體分子的氣體擴散系數較高，吸收能力較強。
圖1.（a）在不同加熱速率下WO3樣品的XRD圖和（b）尺寸分布。
圖2.PVP/W前體復合納米纖維在不同加熱速率下的TGA和DSC曲線：（a）1℃/min，（b）5℃/min，（c）10℃/min，（d）15℃/min。
圖3.多孔WO3納米纖維的SEM圖像：（a）WO3-1，（b）WO3-5，（c）WO3-10，和（d）WO3-15。（g）WO3-10納米纖維的SEM圖像以及（f）W和（g）O元素EDS映射。
圖4.分別為（a）WO3-1，（c）WO3-5和（e）WO3-10納米纖維的TEM圖像。（b）WO3-1，（d）WO3-5和（f）WO3-10納米纖維的HRTEM圖像。
圖5.（a）WO3-10納米纖維的全掃描光譜和（b）W 4f高分辨率光譜；（c）WO3-1，（d）WO3-5，（d）WO3-10和（f）WO3-15的O 1s區域高分辨率XPS光譜。
圖6.（a）WO3-1，（b）WO3-5，（c）WO3-10和（d）WO3-15納米纖維的氮氣吸收-解吸等溫線；插圖顯示了相應的孔徑分布曲線。
圖7.在不同加熱速率下制備的WO3樣品的PL光譜。
圖8.（a）四種傳感器在不同溫度下對3ppm NO2的響應-溫度曲線；（b）四種傳感器在90℃下測得的初始電阻Ra。
圖9.基于四種樣品的傳感器在90℃下對各種NO2濃度的響應-時間曲線：（a）WO3-1，（b）WO3-5，（c）WO3-10和（d）WO3-15納米纖維；插圖顯示了四種傳感器在NO2濃度分別為100ppb、200ppb和500ppb時的相應放大曲線。
圖10.（a）四種傳感器在90℃下對3ppm NO2的響應-恢復曲線；（b）所有傳感器對NO2的相應響應和恢復時間。
圖11.（a）在90℃下，WO3-10納米纖維對NO2和其他干擾氣體的響應；（b）在WO3{001}極性表面上NO2、NH3、CH3OH和CH3OHCH3的吸附能；在WO3{001}極性表面上（c）NO2、（d）NH3、（e）CH3OH和（f）CH3OHCH3的吸附原子結構。
圖12.（a）WO3-10納米纖維在90℃下對3ppm NO2的長期穩定性達15天；（b）在90℃和不同相對濕度下，WO3-10納米纖維對3ppm NO2的響應恢復曲線。
微信二維碼
