低温环境下基于WO3纳米棒的化学电阻式NO气体传感器研究

研究人员针对NOx等有害气体低温检测难题，通过水热法合成WO3纳米棒，构建了化学电阻式传感器。该传感器在50°C和150°C下分别实现6.5%和58.8%的灵敏度，兼具选择性和快速恢复特性，为工业及环境监测提供了低成本解决方案。

　　

随着工业化和机动车普及，氮氧化物（NO_x）等有害气体对环境和健康的威胁日益严峻。长期暴露于10 ppm浓度的NO会导致呼吸系统损伤，而现有传感器多需高温（>250°C）工作，能耗高且灵敏度有限。如何实现低温高效检测成为研究瓶颈。印度DAV College Jalandhar的Shivani Dhall团队在《Microchemical Journal》发表研究，通过简易水热法合成单斜晶系WO₃纳米棒（40 nm），构建了无需催化层的化学电阻式传感器。

研究采用X射线衍射（XRD）和高分辨透射电镜（HR-TEM）验证材料结构，通过控温测试系统评估传感性能。结果显示：50°C时对10 ppm NO的灵敏度达6.5%，150°C时骤增至58.8%，且具备优异的选择性和完全可逆性。相比传统Pt/In₂O₃-WO₃等复合传感器，该纯WO₃器件在低温下的性能突破，归因于单斜晶系（002）晶面暴露和纳米棒特有的气扩散通道。

材料表征
XRD图谱证实产物为单斜相WO₃（JCPDS 043-1035），HR-TEM显示清晰的晶格条纹（0.365 nm间距），对应(002)晶面。比表面积分析表明纳米棒结构提供了更多气体吸附位点。

传感性能
在150°C下，传感器对NO的响应值较CO、H₂高5-8倍，且10秒内完成响应-恢复循环。作者提出WO₃表面氧空位与NO的电荷转移机制是敏感性的关键，该结论通过阻抗谱分析得到支持。

结论与意义
这项研究首次证明纯WO₃纳米棒在≤150°C实现ppm级NO检测，避免了贵金属修饰的复杂工艺。DAV College团队开发的简易水热法为规模化生产奠定基础，其低温工作特性可大幅降低工业监测设备的能耗。该成果对机动车尾气实时监测、化工厂安全预警具有重要应用价值，相关技术已申请专利保护。