DOI:10.1021/acsomega.9b04243

通过煅烧前驱体电纺纳米纤维，一步法制备了均匀分散的银（Ag）纳米粒子修饰的氧化锌纳米粒子。前驱体溶液中Ag与Zn的摩尔比分别为0、1、3和5%。通过扫描电镜和透射电镜对Ag-ZnO传感器的微观结构进行了表征。用X射线衍射和X射线光电子能谱证实了金属Ag的存在，并对Ag-ZnO的气敏性能进行了研究。结果表明，Ag纳米粒子修饰后的ZnO纳米粒子对乙醇和硫化氢（H2S）具有良好的气敏性能。与纯ZnO相比，乙醇溶液中Ag-ZnO传感器的最佳工作温度明显降低。3%Ag-ZnO传感器对乙醇的响应速度最快，响应/恢复时间分别为5s和9s。然而，所有的Ag-ZnO气敏元件对H2S的响应值都很高，特别是3%Ag-ZnO气敏元件在10ppm H2S下的最大响应值为298。这是由于Ag纳米粒子的溢出效应和电子敏化效应，导致了更多的吸附氧物种和活性位点，从而进一步提高了ZnO基气体传感器的气敏性能。

图1.（a）制备Ag-ZnO纳米粒子的示意图和（b）CGS-4TPs气敏测试系统的实际照片。（插图是传感器装置的电路图。）

图2.（a）纯ZnO、（b）1%Ag-ZnO、（c）3%Ag-ZnO和（d）5%Ag-ZnO的XRD图。

图3.（a）3%Ag-ZnO、（b）纯ZnO、（c）1%Ag-ZnO、（d）3%Ag-ZnO和（e）5%Ag-ZnO前驱体纳米纤维的SEM图像和（f）3%Ag-ZnO的EDS光谱（插图是元素的数量）。

图4.（a）3%Ag-ZnO纳米颗粒的TEM图像，（b，c）3%Ag-ZnO纳米颗粒的HRTEM图像，以及（d）3%Ag-ZnO纳米颗粒的Zn、O和Ag元素图。

图5.（a）在3%Ag-ZnO中（b）Zn 2p、（c）O 1s和（d）Ag 3d的XPS全扫描光谱和高分辨率光谱。

图6.制备的纯ZnO和Ag-ZnO纳米粒子的（a）PL光谱和（b）氮吸附-解吸等温线。（插图是孔隙率分布。）

图7.（a）在不同的工作温度（200-400℃）下传感器对100 ppm乙醇的响应，（b）在320℃下传感器对100 ppm乙醇的响应/恢复曲线，（c）在320℃下3%Ag-ZnO传感器对20-500 ppm乙醇的响应曲线（插图显示3%Ag-ZnO传感器对2-10 ppm乙醇的响应曲线），以及（d）在320℃下3%Ag-ZnO传感器对100 ppm乙醇的重复性测试。

图8.（a）在不同的工作温度（100-200℃）下Ag-ZnO传感器对1 ppm H2S的响应，（b）在120℃下传感器对1 ppm H2S的响应/恢复曲线，（c）在120℃下3%Ag-ZnO传感器对1-10 ppm H2S的响应曲线，以及（d）在120℃下3%Ag-ZnO传感器对1 ppm H2S的重复性测试。

图9.纯ZnO、1%Ag-ZnO、3%Ag-ZnO和5%Ag-ZnO传感器在最佳操作温度（120℃的H2S和320℃的乙醇、丙酮、甲醛和甲苯）下暴露于10 ppm气体时的响应。

图10.（a）纯ZnO、（b）空气中的Ag-ZnO、（c）乙醇中的Ag-ZnO、（d）低H2S浓度中的Ag-ZnO和（e）高H2S浓度中的Ag-ZnO的气体传感机理示意图。