研究目的
采用一锅水热法合成聚乙烯亚胺介导的WO3纳米颗粒，开发一种高效NO2气体传感器，用于可靠检测和监测低浓度NO2，即使在湿度较高的环境中也能实现。
研究成果
以PEI为介质的WO3纳米颗粒展现出优异的NO2传感性能，在低工作温度和高湿度条件下具有高响应度、选择性、可逆性和稳定性，这归因于其纳米结构和氧空位，使其适用于环境监测应用。
研究不足
该传感器的性能可能会受到高湿度的影响，尽管它显示出了良好的结果；需要优化工作温度；并且该方法若不进一步开发，可能无法实现大规模生产的可扩展性。
1：实验设计与方法选择：
采用一锅水热法合成WO3纳米颗粒，以聚乙烯亚胺为分散剂防止团聚并增强气体传感性能。该方法因其制备高比表面积纳米结构材料的简便高效性而被选用。
2：样品与数据来源：
使用分析纯化学试剂（包括PEI、Na2WO4·2H2O和HCl）未经进一步提纯，实验全程采用去离子水。
3：实验设备与材料清单：
设备包含聚四氟乙烯内衬不锈钢高压反应釜、石英管式炉、玛瑙研钵、带金电极和铂引线的陶瓷管、镍铬合金线圈、老化装置、X射线衍射仪（XRD，PANalytical X'Pert Pro）、场发射扫描电子显微镜（FESEM，ZEISS Ultra Plus）、透射电子显微镜（TEM，FEIG2-20）、X射线光电子能谱仪（XPS，ESCALAB 250 Xi）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR，NICOLET 380）及气体传感测试系统（WS-30A，中国）。材料包括PEI、Na2WO4·2H2O、HCl、无水乙醇及多种测试气体。
4：0）、X射线光电子能谱仪（XPS，ESCALAB 250 Xi）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR，NICOLET 380）及气体传感测试系统（WS-30A，中国）。材料包括PEI、Na2WO4·2H2O、HCl、无水乙醇及多种测试气体。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：将PEI溶于去离子水后加入HCl和Na2WO4溶液，160°C水热处理12小时，经离心、洗涤、60°C干燥及400°C退火4小时后制得WO3纳米颗粒。传感器通过在陶瓷管涂覆WO3浆料并在300°C老化24小时制成，在40%相对湿度下测试50ppb至5ppm浓度NO2的气敏性能，工作温度范围50°C至175°C。
5：数据分析方法：
氧化性气体响应值定义为Rg/Ra，测定响应/恢复时间。通过幂律关系分析响应值与浓度的关联，采用统计方法评估重复性与稳定性。
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X-ray diffractometer
X'Pert Pro
PANalytical
Investigate crystallinity and phase of WO3 nanoparticles
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Field-emission scanning electron microscope
Ultra Plus
ZEISS
Analyze morphology and size of WO3 nanoparticles
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Transmission electron microscope
FEIG2-20
FEI
Analyze morphology and size of WO3 nanoparticles
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X-ray photoelectron spectroscope
ESCALAB 250 Xi
Thermo Scientific
Investigate surface elemental states of WO3 nanoparticles
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Fourier transform infrared spectroscope
NICOLET 380
Thermo Scientific
Characterize chemical structure of WO3 nanoparticles
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Gas-sensing measurement system
WS-30A
China
Test gas sensing properties of the WO3-based gas sensor
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Teflon-lined stainless-steel autoclave
Used for hydrothermal synthesis of WO3 nanoparticles
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Quartz tube furnace
Annealing of WO3 products
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