拉曼光谱技术在工作气体传感器中的应用

为了更好地设计基于知识的气体传感器，需要在分子水平上详细了解其操作模式。为了确定气敏机理，应用了基于IR、拉曼、UV/Vis和x射线吸收光谱的现场原位实验，将传感器响应与工作条件下的结构变化联系起来。为了进一步加强对气体传感器的机理理解，开发操作方法将是非常可取的，这些方法(i)适用于气体传感器的实际操作条件，(ii)允许传感器响应与光谱信号的直接(实时)关联，(iii)能够同时监测气相组成。

Garcia-Sanchez等人研究了温度升高对不同未掺杂WO₃气体传感器(Si衬底、纳米粉末、纳米线上的单斜WO₃)拉曼光谱特性的影响。在环境条件下，温度范围在30和160℃之间，w - oh相关振动模式的强度随着温度的升高而增加。这可以解释为W-OH键比原始晶格结构的普通W-O键对温度升高的反应更强。因此，工作温度不仅影响拉曼位移，而且影响强度比[1]。

在气体传感的背景下，Sergent等人使用原位拉曼光谱研究了1000 ppm NO₂在25 - 500℃温度范围内对纳米晶体SnO₂的吸附。在NO₂气氛下加热过程中，观察到多个拉曼带，并将其归因于NO₂二聚体、亚硝酸盐、桥接和双齿硝酸盐的形成。通过对不同NOx种类的温度依赖吸附行为的分析，NO₂存在下SnO₂电导率的降低与亚硝酸盐种类的形成有关。对TiO₂传感器进行了类似的测量，结果相似，可以确定，这是由于吸附物质的强度降低[2]。

[1] Garcia-Sanchez, R.F.; Ahmido, T.; Casimir, D.; Baliga, S.; Misra, P . Thermal effects associated with the raman.spectroscopy of WO₃ gas-sensor material. J. Phys. Chem. A 2013, 117, 13825–13831.

[2] Sergent, N.; Epifani, M.; Comini, E.; Faglia, G.; Pagnier, T. Interaction of Nanocrystalline Tin Oxide Powder with NO₂: A Raman Spectroscopic Study . Sens. Actuators B Chem. 2007, 126, 1–5.

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