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用于高灵敏度CO检测的金功能化的SnO2/In2O3纳米纤维的机理和特性
2020/1/8 11:19:53 admin

DOI:10.1016/j.jallcom.2019.153475 

在这项研究中,采用静电纺丝法制备了SnO2掺杂In2O3纳米纤维,并通过TGA、XRD、SEM、TEM和XPS进行了一系列分析。然后将金纳米颗粒溅射到纳米纤维上,用于一氧化碳(CO)气体传感器。气敏结果表明,金涂层的4 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维在20秒(金粒径约14±3 nm)具有最佳的CO传感响应。最佳CO气体响应为29.2%,具有良好的回收率和重现性。

 

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图1.不同掺杂浓度(a)0、(b)2、(c)4、(d)6和(e)8 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维在600℃退火2小时后的SEM图;(f)在叉指电极上静电纺丝4 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维的SEM图像。


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图2.不同掺杂浓度0、2、4、6和8 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维的XRD图谱。


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图3.(a)4 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维的LR-TEM、(b)HR-TEM、(c)和(d)EDS分析。


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图4.(a)不同质量分数SnO2掺杂In2O3纳米纤维在200℃下用50 ppm CO进行传感;(b)4 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维在不同工作温度下进行传感;(c)4 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维在不同CO浓度下传感的动态响应图;(d)4 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维气体传感器的重现性和稳定性试验。


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图5.(a)用金纳米粒子涂覆10-60s的4 wt% SnO2掺杂的In2O3纳米纤维,及其在200℃下用50 ppm CO气体进行传感;(b)工作温度为200℃时,金涂覆20s的4 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维在10、25、50和100 ppm的CO气体中传感的动态响应图;(c)在CO浓度为50 ppm和工作温度为200℃的情况下进行的五次连续动态测试的变化。(为了解释本图图例中对颜色的引用,读者可以参考本文的Web版本。)


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图6.涂覆金纳米粒子的4 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维(a)10、(b)20、(c)40和(d)60s的SEM图像。


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图7.CO气敏前后(a)铟3d区、(b)锡3d区和(c)O 1s的XPS分析。


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图8.(a)4 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维和(b)Au-4 wt% SnO2掺杂In2O3纳米纤维的气敏机理示意图。


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图9.平衡前Au-4 wt% SnO2掺杂In2O3体系的能带图。


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