氧缺陷调控WO3-x实现低温氢检测：表面工程策略与传感机制研究

本研究通过热处理法构建氧缺陷型WO3-x材料，显著提升低温氢（H2）检测性能。300°C煅烧的W18O49表现出最优响应（Ra/Rg=1.3）及快速响应/恢复时间（8/13秒），其机制源于氧空位（Oxygen Vacancies）增加、比表面积（BET）扩大及电荷传输（EIS）能力增强，为金属氧化物半导体（MOS）传感器在氢能安全监测中的应用提供新思路。

　　

材料表征（Material characterization）

通过X射线衍射（XRD）对不同煅烧温度下的WO_3-x纳米结构进行晶体结构分析。如图2a所示，单斜晶系的2W₁₈O₄₉和3W₁₈O₄₉特征峰与W₁₈O₄₉相（JCPDS No. 71-2450）的（010）、（210）、（502）和（020）晶面匹配。3W₁₈O₄₉的晶格参数分别为a = 18.334 ?、b = 3.786 ?和c = 14.044 ?。2θ = 23.48°处的显著峰表明，微米级海胆状W₁₈O₄₉在溶剂热生长过程中沿（010）方向定向排列。

结论（Conclusions）

总体而言，通过溶剂热法和热处理法成功制备出具有低温检测氢气（H₂）能力的缺氧氧化钨（WO_3-x）。同时研究了氧空位浓度的影响。缺陷型微米海胆状3W₁₈O₄₉对H₂的响应/恢复时间（8秒/13秒）优于其他煅烧温度的样品。气敏性能的增强归因于氧空位增加了特定活性位点数量、扩大了比表面积，并促进了电荷传输动力学。