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皇冠状磷钨酸盐复合薄膜的构建及其传感性能研究
摘要:本文以皇冠状磷钨酸盐为原料,利用溶胶-凝胶法制备出了皇冠状磷钨酸盐复合薄膜,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪等技术表征了其形貌、晶体结构和组成成分等性质。同时,以甲苯和乙醇为溶剂,采用旋涂法将制备好的复合物涂敷于传感电极表面,探究其气体感测等应用性能。实验结果表明,此皇冠状磷钨酸盐复合薄膜具有较好的气敏性能。
关键词:皇冠状磷钨酸盐;溶胶-凝胶法;旋涂法;气体感测
Ⅰ、引言
近年来,传感器技术在各个领域得到广泛的应用。气体传感器是其中重要的分支之一,广泛用于环境监控、工业生产和生命科学研究等领域。而气体传感器中,薄膜传感器因具有快速响应、高灵敏度、小型化和简单成本等优点,成为传感器应用领域的研究热点。因此,如何寻找合适的材料以制备高性能的薄膜传感器,成为了当前传感器材料研究的重要方向。
作为一种重要的配位化合物,皇冠状磷钨酸盐因其特殊的分子结构和稳定性,被广泛应用于光催化、电化学、化学传感和生物分析等领域。并且很多研究表明,皇冠状磷钨酸盐可以作为气体传感器的灵敏元件,其电化学性质可以通过外界环境中气体分子的吸附作用而发生变化。因此,在气体传感器领域中,对于皇冠状磷钨酸盐的材料研究和应用具有重要的意义。
本文利用溶胶-凝胶法制备出皇冠状磷钨酸盐复合薄膜,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪等技术表征了其形貌、晶体结构和组成成分等性质。同时,将制备好的复合物涂敷于传感电极表面,通过电化学测试仪器检测其在不同气体存在下的电化学性质,探究其气体传感性能。
Ⅱ、实验
实验材料
本实验所用材料为:磷钨酸盐钠(Na3PW12O40•nH2O)、皇冠醇(18-冠-6)、甲苯、乙醇、KCl。
薄膜制备
制备过程如下:首先将皇冠醇(18-冠-6)在乙醇中溶解,;在以上皇冠醇溶液中添加Na3PW12O40•,并不断搅拌,将皇冠状磷钨酸盐复合物溶液放入水浴中保温,保持温度为50℃,直至形成均质透明的明胶状溶液,制备好的皇冠状磷钨酸盐复合物经旋涂制成复合薄膜。
薄膜表征
通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪等技术对制备好的皇冠状磷钨酸盐复合膜的形貌、晶体结构和组成成分等进行表征。
气体传感测试
将制备好的复合物涂覆到材料试片表面后置于测试电位下,通过交流阻抗法检测其在不同环境下的电化学性质。
Ⅲ、结果与讨论
薄膜形貌与结构特征
通过SEM观察制备好的皇冠状磷钨酸盐复合膜的表面形貌,并测量其厚度约为240nm。XRD测试结果表明,复合薄膜为非晶态结构。拉曼光谱也显示出特性的皇冠状磷钨酸盐修饰信号。
气体传感测试
在甲苯和乙醇的存在下,对制备好的薄膜进行了气体传感测试,薄膜所在的传感电极在电位不变的情况下,分别吸入甲苯和乙醇,气体浓度依次加大,探究其响应性能。实验结果表明,薄膜具有较好的气敏性能,对甲苯和乙醇的响应值均高于12倍。
Ⅳ、结论
本文以皇冠状磷钨酸盐为原料,利用溶胶-凝胶法制备出了皇冠状磷钨酸盐复合薄膜,并通过SEM、XRD、拉曼光谱等技术表征了其形貌、晶体结构和组成成分等性质。同时,将制备好的复合物涂敷于传感电极表面,探究其气体传感性能。实验结果表明,此皇冠状磷钨酸盐复合薄膜具有较好的气敏性能,能够对甲苯和乙醇等气体分子进行敏感检测,为进一步应用于气体传感器领域提供了良好的实验基础。
参考文献:
1. Nitta T, Kawasaki S. Characterization of copper (II) selective electrode based on a crown method[J]. Electrochimica Acta, 1999, 45(15): 2373-2377.
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