ZnWO4-WO3 hetero-composite microspheres were prepared by ultrasonic spray pyrolysis of a solution containing Zn and W cations, followed by heat treatment at 600℃. The gas-sensing characteristics of 5 at% of Zn-added WO3 (5Zn-WO3; ZnWO4-WO3 hetero-composite) microspheres to 1 ppm acetone, ethanol, 20 ppm hydrogen (H2), 5 ppm carbon monoxide (CO), 25 ppb toluene, and 5 ppm ammonia (NH3) were measured at 325-400℃ under 80% relative humidity (RH). The sensor using 5Zn-WO3 microspheres exhibited highly selective and sensitive gas-sensing properties to acetone at 375℃ even under high humidity conditions. These superior gas-sensing properties were attributed to the increased resistance (electronic sensitization) through n-n heterojunction formation between WO3 and ZnWO4 phases and the acidic property of WO3, which exhibited a low gas response to interfering ethanol gas. The superior acetone gas-sensing characteristics of the 5Zn-WO3 sensor can be utilized in breath acetone analyzers for rapid, real-time ketogenic diet monitoring.
The WO3 thin-film NOx sensor which is of practical use and includes the heater and the temperature sensor was fabricated. The WO3 thin films as a gas-sensing layer was deposited at ambient temperature in a high-vacuum resistance heated evaporator. The highest sensitivity of the WO3 thin-film sensor to NOx was obtained under the condition of the annealing temperature of 50$0^{\circ}C$ and the operating temperature of 30$0^{\circ}C$. The gas sensing characteristics of this sensor was excellent, i.e. high sensitivity (Rgas/Rair in 3 ppm NO2=53) and fast response time (4 seconds).
입자들이 용액에 녹아있을 때 pH에 따라서 다른 zeta-potential을 가지게 되며, 이것은 입자의 분산상태에 영향을 주게 된다. NO 센서에서 $WO_3$ 입자의 크기는 감도에 큰 영향을 끼치므로 Sol-Coprecipitation법에 의한 $WO_3$ 센서 제조 시에 $WO_3$ precursor 상태에서의 pH의 영향을 알아보았다. 먼저 $WO_3$ precursor의 전기적 포텐셜을 측정하여 pH가 2에서 7로 변함에 따라 mobility가 증가하여 7일 때에 가장 큰 분산도를 가진 것을 알 수 있었고, 이는 powder 제조 후 입도 분석, 감지막의 XRD peak, 표면사진으로부터 확인 할 수 있었다. 결과적으로 감도 특성에도 영향을 끼쳐 pH=7에서 제조한 센서가 다른 pH에서 제조한 센서보다 감도가 우수한 것으로 나타났다.
스크린 프린팅법을 이용하여 NOX 감지용 WO3 후막형 가스센서를 제조하였다. 본 실험에서는 감지막의 소성 온도에따른 감도변화 및 Ru을 첨가함으로써 감도의 증진을 중점적으로 조사하였다. 또한 NO2 50 ppm하에서 CO, H2, CH4 그리고 i-C4H10등의 가스에 대하여 cross sensitivity를 조사하였다. WO3 가스센서는 소성온도 50$0^{\circ}C$, 작동온도 30$0^{\circ}C$에서 최대감도를 얻었다. 순수한 WO3에 Ru(0.004 wt%)을 첨가시 NO2 및 NO 가스에 대한 감도가 크게 증진되었다. 그러나 순수한 WO3 센서는 Ru(0.004 wt%)이 첨가된 WO3 센서보다 더 우수한 cross sensitivity를 보였다.
The gas sensor is essential to monitoring dangerous gases in our environment. Metal oxide (MO) gas sensors are primarily utilized for flammable, toxic and organic gases and $O_3$ because of their high sensitivity, high response and high stability. Tungsten oxides ($WO_3$) have versatile applications, particularly for gas sensor applications because of the wide bandgap and stability of $WO_3$. Nanosize $WO_3$ are synthesized using the hydrothermal method. As-prepared $WO_3$ nanopowders are in the form of nanorods and nanorulers. The crystal structure is hexagonal tungsten bronze ($MxWO_3$, x =< 0.33), characterized as a tunnel structure that accommodates alkali ions and the phase stabilizer. A gas detection test reveals that $WO_3$ can detect acetone, butanol, ethanol, and gasoline. This is the first study to report this capability of $WO_3$.
Physicochemical and electrical properties for hydrogen gas sensors based on Pd-deposited $WO_3$ thin films were investigated as a function of Pd thickness, annealing temperature, and operating temperature. $WO_3$ thin films were deposited on an insulating material by thermal evaporator. XRD, FE-SEM, AFM, and XPS were used to evaluate the crystal structure, microstructure, surface roughness, and chemical property, respectively. The deposited films were grown $WO_3$ polycrystalline with rhombohedral structure after annealing at $500^{\circ}C$. The addition effect of Pd is not the crystallinity but the suppression of grain growth of $WO_3$. Pd was scattered an isolated small spherical grain on $WO_3$ thin film after annealing at $500^{\circ}C$ and it was agglomerated as an irregular large grain or diffused into $WO_3$ after annealing at $600^{\circ}C$. 2 nm Pd-deposited $WO_3$ thin films operated at $250^{\circ}C$ showed good response and recovery property.
Moon, Hi Gyu;Han, Soo Deok;Kim, Chulki;Park, Hyung-Ho;Yoon, Seok-Jin
센서학회지
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제23권5호
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pp.291-294
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2014
In this study, a chemiresistive sensor based on one-dimensional $WO_3$ nanostructures is presented for application in non-invasive medical diagnostics. $WO_3$ nanostructures were used as an active gas sensing layer and were deposited onto a $SiO_2/Si$substrate using Pt interdigitated electrodes (IDEs). The IDE spacing was $5{\mu}m$ and deposition was performed using RF sputter with glancing angle deposition mode. Pt IDEs fabricated by photolithography and dry etching. In comparison with thin film sensor, sensing performance of nanostructure sensor showed an enhanced response of more than 20 times when exposed to 50 ppm acetone at $400^{\circ}C$. Such a remarkable faster response can pave the way for a new generation of exhaled breath analyzers based on chemiresistive sensors which are less expensive, more reliable, and less complicated to be manufactured. Moreover, presented sensor technology has the potential of being used as a personalized medical diagnostics tool in the near future.
$WO_3$-doped $SnO_2$ thin films were prepared in a solution-deposition method and their gas-sensing characteristics were investigated. The doping of $WO_3$ to $SnO_2$ increased the response ($R_a/R_g,\;R_a$: resistance in air, $R_g$: resistance in gas) to $H_2$ substantially. Moreover, the $R_a/R_g$ value of 10 ppm CO increased to 5.65, whereas that of $NO_2$ did not change by a significant amount. The enhanced response to $H_2$ and the selective detection of CO in the presence of $NO_2$ were explained in relation to the change in the surface reaction by the addition of $WO_3$. The $WO_3$-doped $SnO_2$ sensor can be used with the application of a $H_2$ sensor for vehicles that utilize fuel cells and as an air quality sensor to detect CO-containing exhaust gases emitted from gasoline engines.
Exhaled breath analysis has emerged as a non-invasive and cost-effective approach in medical diagnostics, particularly for detecting biomarkers such as acetone. This study presents the synthesis and characterization of Cr-doped ε-WO3 spheres designed to improve gas-sensing performance. These spheres were synthesized via ultrasonic spray pyrolysis, resulting in a material with a complex composition exhibiting high sensitivity and selectivity towards acetone over ethanol (response ratio = 13.2 at 325℃). The enhanced acetone sensitivity of the Cr-doped WO3 sensor is attributed to the strong interaction between the spontaneous electric dipole moment of ε-WO3 and the significant dipole moment of acetone. This sensor can detect exhaled acetone, facilitating effective monitoring of a ketogenic diet.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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