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二氧化氮在酸雨、臭氧和光化学污染的形成中起主要作用,即使在极低的浓度下也会对人类的健康有害。因此研发高灵敏度、响应和恢复性能优异的 NO2气敏传感器具有重要的意义。纳米氧化钨材料在氮氧化合物有害气体的检测方面显示出优异的性能,氧化钨多级结构能够提供更多的活性表面和界面,有利于载流子的传输,从而有效提高气敏响应性能。多孔硅以其室温下具有气敏特性,而且易于与集成电路相容的优势而被广泛研究。因此,本文研究多孔硅与各种氧化钨纳米多级结构的复合材料的制备工艺,并对其NO2敏感性能和机理进行研究。 本研究通过水热法在旋涂有种子层的金掺杂多孔硅基板上成功合成了由一维纳米棒组成的刺球状氧化钨结构。通过XRD,EDS,FESEM和TEM等研究表明, WO3多级纳米结构在Au修饰的多孔硅表面上的晶体结构和形貌演变依赖于喷金时间和水热反应时间。调节实验参数获得的最佳形貌的样品在室温对ppb级的NO2表现出高灵敏度和优异的响应特性。通过模板法制备的氧化钨纳米空心球结构旋涂于多孔硅表面形成多孔硅/氧化钨空壳复合结构气敏传感器。老化时间对氧化钨空壳的形成具有重要影响,在最佳条件下合成的多孔中空纳米球与多孔硅复合的气敏传感器室温下对1 ppm NO2的灵敏度可以达到12以上,同时具有良好的选择性和响应恢复特性。通过水热法制备氧化钨纳米棒/石墨烯复合材料,并通过旋涂法与多孔硅复合形成的气敏元件在室温下对微量的NO2气体具有优良的响应特性,实验发现水热溶液的酸碱度影响氧化钨/石墨烯复合材料的形貌,并通过比较不同酸碱度下的水热产物,得出最佳的制备方案。