二氧化氮(NO₂)是一種棕紅色有毒氣體，在臭氧的形成過程中起著重要作用。人為產生的NO₂主要來自高溫燃燒過程所釋放的氣體，比如機動車尾氣、鍋爐廢氣的排放等。此外，NO₂還會帶來如大氣能見度的降低、地表水的酸化、富營養化等諸多環境問題。根據美國政府工業衛生學家會議頒布的標準，環境監測中NO₂的閾值濃度為3 ppm。檢測NO₂對于保護人類呼吸道健康具有重要意義。因此，為了更好的控制NO₂的排放，對NO₂、定量檢測的研究顯得尤為重要。

近年來，金屬氧化物半導體作為檢測NO₂的傳感器受到廣泛的關注。三氧化鎢(WO₃)作為一類寬帶隙N型半導體材料，常被用來檢測NO₂、NH₃、H₂S等氣體。但通常基于WO₃納米材料的氣體傳感器的反應活化能較高，導致其工作溫度往往高于100 °C。所以對于WO₃氣體傳感器的改進主要集中在降低工作溫度方面。

離子液體(ILs)是完全由陰陽離子組成的低熔點鹽，具有低的蒸氣壓、良好的熱穩定性、寬的電化學窗口和結構可調等特性，已被廣泛用作傳統有機溶劑的替代溶劑。近日，黑龍江大學化學化工與材料學院的程曉麗團隊通過一步水熱法并加入少量的1-丁基-3-甲基-四氟硼酸鹽([Bmim]BF₄)離子液體，輔助合成WO₃納米顆粒。試圖降低WO₃納米顆粒的反應活化能。

研究者制備了三種WO₃納米顆粒，W1-500、W2-500、W3-500分別采用[Bmim]BF₄前處理、未處理、后處理的方法，來探究離子液體的加入對于WO₃納米顆粒性能的影響。圖1-2是對納米顆粒的TG、PXRD表征。

隨后，研究者研究了三種WO₃納米顆粒對于NO₂的檢測效果，如圖3a所示，更好的響應溫度在50 °C，其中通過離子液體前處理的W1-500響應效果明顯。隨后是對于氣體響應選擇性的研究（圖3b），從結果來看，該WO₃納米傳感器對于氮氧化物的識別性非常高，幾乎不與其它氣體發生響應。

對于W1-500傳感器的工作性能的進一步研究（如圖4）表明，在檢測不同濃度NO₂的情況下，它的響應恢復曲線仍然成線性，表明在50 °C下它能穩定工作。并且使用壽命和濕度穩定性方面也有表現。此外，本文還提出了檢測NO₂響應的模型傳感器，如圖5所示。

總而言之，作者采用離子液體輔助法合成了一種基于WO₃納米顆粒的NO₂傳感器。研究表明，該傳感器的工作性能穩定、對NO₂的選擇性好，能長期穩定工作。這項工作表明，離子液體輔助合成的策略對于降低金屬氧化物工作溫度、提高穩定性有一定幫助。

原文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433219333495

原文作者：

Yujiao Zhang, Xiaoli Cheng, Xianfa Zhang, Zoltán Major, Yingming Xu, Shan Gao, Hui Zhao, Lihua Huo

DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.144533

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