DOI：10.1016/j.snb.2020.127670

本文报道了在550、650和700℃的不同温度下退火后获得的具有高选择性和灵敏度的LaCoO3纳米纤维（NFs）传感器的制备。场发射扫描电子显微镜和高分辨率透射电子显微镜的研究结果表明，在550、650和700°C的退火温度下，合成的LaCoO3 纳米纤维由许多相互连接的颗粒组成，平均尺寸分别为〜47、58和77 nm。系统的气敏分析表明，基于LaCoO3纳米纤维的传感器对40 ppm乙醇气体具有较高的灵敏度，在650℃下获得的传感器在120℃较低的最佳工作温度下具有32.4的出色响应。同时对乙醇气体具有良好的选择性，其快速响应和回收速度分别为26和66秒。基于LaCoO3纳米纤维的传感器在650℃下的增强传感能力是由于粒子间纳米纤维结构的综合作用，该结构提供了高表面和多孔通道。这使得能够进入活性位点，也便于气体扩散和沿纤维方向的孔隙堆积层重叠，从而形成连续的孔隙传输通道。此外，还对这些纤维的详细乙醇传感机理进行了讨论。

图1：LaCoO3 纳米纤维合成和传感器制造的示意图。

图2：（a）在550、650和700℃的不同温度下退火的LaCoO3 纳米纤维的XRD图谱和（b）扩大的钙钛矿峰范围。

图3：在（a、d和g）550、（b、e和h）650、（c、f和i）700℃下获得的LaCoO3 纳米纤维的SEM、TEM和HR-TEM图像以及相应粒子在（j）550、（k）650、（l）700℃下的粒度分布。

图4：在550、650和700℃退火的LaCoO3 纳米纤维的（a）La 3d、（b）Co 2p和（c-e）O 1s的XPS光谱

图5：在（a）550、（b）650和（c）700℃退火的LaCoO3 纳米纤维的氮气吸附-解吸等温线。

图6：LaCoO3 纳米纤维传感器在550、650和700℃对乙醇气体在LaCoO3纳米纤维的不同工作温度下的响应曲线。

图7：（a）2.5-40 ppm乙醇的动态传感瞬态，以及（b）传感器响应与乙醇浓度的关系。

图8：基于LaCoO3纳米纤维的传感器对40 ppm的9种目标气体的响应。

图9：（a）在不同的相对湿度下，所有基于LaCoO3 纳米纤维的传感器对40 ppm乙醇的响应，（b）在不同的相对湿度下在650℃退火的纳米纤维对40 ppm乙醇的响应-恢复曲线，以及（c）所有基于LaCoO3 纳米纤维的传感器在没有乙醇的情况下对不同湿度条件的响应。

图10：基于650℃三种不同LaCoO3纳米纤维传感器对乙醇的响应，该传感器是由基于650℃LaCoO3纳米纤维制备传感器的第一配方6个月后制备的；以及（b）在650℃下制备的LaCoO3纳米纤维在150天以上的响应和电阻稳定性测量。

图11：在550、650和700℃下退火的LaCoO3纳米纤维的响应与XPS（OV/OL）。

图12：提出的LaCoO3 纳米纤维的乙醇传感机制。