DOI:10.1016/j.snb.2020.128755

在本研究中，通过简便的一步静电纺丝法合成了原始氧化铟（In2O3）和稀土（Ce、Tm、Eu、Er和Tb）掺杂的In2O3纳米管。稀土（RE）掺杂增加了表面上的活性位点数量，从而增强了In2O3的电响应和气敏性能，其中不同的稀土元素会产生不同的增强效果。透射电子显微镜元素图谱显示稀土元素在整个纳米管上呈均匀分布。对气体传感机制的分析表明，稀土元素掺杂会改变吸附在传感器表面的氧物种。本研究促进了用于高性能气体传感的新型掺杂剂基金属氧化物半导体的发展。

图1.原始In2O3和稀土掺杂In2O3纳米管的XRD图。

图2.（a）原始In2O3纳米管，（b）Ce掺杂In2O3纳米管，（c）Tm掺杂In2O3纳米管，（d）Eu掺杂In2O3纳米管，（e）Er掺杂In2O3纳米管，（f）Tb掺杂In2O3纳米管的SEM图像。

图3.Ce掺杂In2O3纳米管，Tm掺杂In2O3纳米管，Eu掺杂In2O3纳米管，Er掺杂In2O3纳米管和Tb掺杂In2O3纳米管的STEM图像和元素分布图。

图4.原始和稀土掺杂In2O3纳米管对100ppm乙醇的响应随工作温度的变化。

图5.（a）用于检测5至500ppm之间不同乙醇浓度的动态响应/恢复曲线；（b）检测5至500ppm之间的不同乙醇浓度时气体响应的变化。

图6.原始和稀土掺杂In2O3纳米管在220℃下检测5至500ppm之间的不同乙醇浓度时的动态电阻曲线。

图7.空气中所有传感器的电阻曲线与工作温度的关系。

图8.原始和稀土掺杂In2O3纳米管在5-500ppm范围内的响应与乙醇浓度的校准曲线。

图9.在220℃下，原始In2O3和稀土掺杂In2O3纳米管对乙醇的选择性高于甲醇/丙酮气体（RE/RM和RE/RA）。

图10.（a）原始In2O3纳米管，（b）Ce-，（c）Tm-，（d）Eu-，（e）Er-和（f）Tb掺杂In2O3纳米管的XPS O 1s光谱。

图11.原始In2O3和稀土掺杂In2O3纳米管的PL光谱。

图12.原始In2O3和稀土掺杂In2O3纳米管在220℃下检测100ppm乙醇时的响应/恢复特性。

图13.（a）原始In2O3和（b）稀土掺杂In2O3纳米管在220℃下检测100ppm乙醇时的循环重复性。

图14.原始In2O3纳米管和稀土掺杂In2O3纳米管的长期稳定性。

图15.包括接收和转导过程的增强机制的示意图，示例显示了掺杂Ce和Tb的In2O3纳米管。

图16.Tb掺杂In2O3纳米管的Tb 3d光谱。