DOI:10.1021/acsami.0c03498

在本文中，通过静电纺丝制备了ZnO纳米纤维。用等离子体处理所制备的ZnO电纺纤维。经不同等离子体处理后，ZnO纳米纤维的形态、结构和元素含量发生了巨大变化。测试结果表明，氧等离子体辅助ZnO纳米纤维的丙酮传感性能得到了显著提高。此外，密度泛函理论（DFT）计算结果表明，氧等离子体处理的ZnO纳米纤维的丙酮吸附能是未处理的ZnO纳米纤维的2倍，并且ZnO纳米纤维与丙酮分子间的电子转移使氧等离子体处理后的ZnO纳米纤维的电子结构发生了更显著的变化。实验结果表明，氧等离子体处理方法有助于提高ZnO纳米纤维的丙酮传感性能。

图1.间接加热的陶瓷气体传感器的示意图（a）和照片（b）。

图2.ZnO-U、ZnO-O和ZnO-H的XRD图。

图3.ZnO-U（a）、ZnO-O（b）和ZnO-H（c）纳米纤维的SEM图像。

图4.ZnO-U（a）、ZnO-O（b）和ZnO-H（c）的N2吸附-解吸等温线；ZnO-U（d）、ZnO-O（e）和ZnO-H（f）的孔分布。

图5.ZnO-U、ZnO-O和ZnO-H的典型宽扫描XPS光谱。

图6.ZnO-U（a）、ZnO-O（b）和ZnO-H（c）的O 1s光谱。

图7.（a）在不同温度下ZnO-U、ZnO-O和ZnO-H传感器对100 ppm丙酮的响应灵敏度。（b）在250℃的工作温度下，ZnO-U、ZnO-O和ZnO-H传感器的响应灵敏度与丙酮浓度的函数关系。（c）ZnO-U、ZnO-H和ZnO-O传感器相对于100 ppm丙酮的响应和恢复时间。（d）ZnO-U、ZnO-O和ZnO H传感器对丙酮的响应在60天内的可重复性；工作温度为250℃。

图8.ZnO-U、ZnO-O和ZnO-H传感器分别对浓度为100 ppm的丙酮、乙醇、甲醇、甲醛、苯和氨的交叉响应。

图9.ZnO-U（a）和ZnO-O（b）的优化结构；丙酮吸附在ZnO-U（c）和ZnO-O（d）上。

图10.（a）ZnO-U和（b）ZnO-O吸附丙酮的电荷密度差异；等值面为0.004 e Å-3。

图11.ZnO-U（a）、ZnO-U吸附丙酮（b）、ZnO-O（c）和ZnO-O吸附丙酮（d）的态密度。黑线表示投影的主体DOS，深色阴影区域（蓝色）显示未占用状态，浅阴影区域（红色）显示已占用状态。虚线表示最高占据状态的能量。

图12.ZnO纳米纤维耗尽层厚度和势垒的示意图：在氧等离子体处理之前（a）和之后（b），以及在还原性气体气氛中（c）。