分子筛修饰Pd-WO3气体传感器选择性研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kirk318
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丙酮气体与工业、环境和健康等方面密切相关。Pd-WO3材料的制备工艺简单,成本低廉,对气体具有良好的气敏响应,其微型化的传感器阵列结构,利于设备的集成,使其成为检测丙酮气体的重要选择。本论文通过在Pd-WO3材料表面涂覆分子筛过滤膜,减小其它气体的干扰,改善传感器对丙酮气体响应的灵敏度和选择性。采用浸渍法制备Pd负载WO3纳米颗粒气敏材料,以商业HZSM5和HY分子筛材料及贵金属Pt、Rh和Ru浸渍改性的分子筛材料作为气体过滤层。采用不同表征手段对材料进行表征分析,结果表明,Pd元素以氧化状态均匀负载在单斜晶相的WO3纳米颗粒的表面,其对WO3纳米颗粒的表面形貌没有明显影响。分子筛结构较为松散,有着大的比表面积和孔容结构,对气体的脱吸附有较大影响。不同贵金属修饰的分子筛的形貌结构与未经修饰的分子筛没有明显的差异,不同贵金属在分子筛表面呈现出不同的化学状态,与分子筛的催化活性密切相关。动态测试系统测试了传感器在不同气氛下的的响应特性,分子筛修饰传感器改变了Pd-WO3材料对气体的选择性,不同传感器对气体的响应特性与分子筛的催化特性密切相关,不仅与分子筛催化气体的效率有关,并且和催化后的产物有关。传感器对不同气体的选择性响应与工作温度密切相关。其中,Pt-HY分子筛修饰的传感器对丙酮气体有着最好的灵敏度和选择性。此外,分子筛的多孔特点影响Pd-WO3材料的表面结构和气体脱吸附特性,明显增加传感器的电阻和响应恢复时间。不同贵金属负载分子筛传感器在丙酮响应过程的机理不完全相同,氧分压下的电阻行为与修饰金属有关。实验结果表明氧气以O的形式吸附在敏感材料表面,且O是丙酮气敏响应的根本起源。HZSM5、HY及Rh、Ru改性分子筛修饰的传感器对丙酮响应的机理与Pd-WO3相同,而Pt改性分子筛修饰的传感器对丙酮响应的机理与其它传感器不同,贵金属Pt的引入使得材料的吸附特性、催化活性及与敏感材料的相互作用发生了改变,表现为传感器电阻与氧分压的拟合系数出现偏差。
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