DOI:10.1016/j.jallcom.2020.156663

在本文中，通过静电纺丝和磁控溅射制备了Pd/ZnO-SnO2中空纳米纤维。该传感材料表现出优异的氢气（H2）传感性能，在270℃时响应达到171，在240℃时的响应时间和恢复时间低至19s和1s，具有稳定的高选择性和良好的可重复性。这种增强的传感性能可归因于在中空纳米纤维中形成的Pd/ZnO/SnO2三元异质结。此外，通过X射线衍射（XRD）、能量色散X射线光谱（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）对材料进行了表征，并对其形貌形成过程作了进一步的说明。经证实Pd的存在增加了异质结的电阻调制范围。另外，提出了基于该结构的气体传感机理。        

图1.Pd/ZnO-SnO2纳米纤维的制备过程。

图2.气体传感器的构造及其制备。

图3.Pd/ZnO-SnO2纳米纤维的XRD。

图4.（ac）Pd/ZnO-SnO2纳米纤维的SEM图，（d-h）通过EDS获得的区域扫描图像，其中包括Zn、Sn、O和Pd的元素含量，（i）Pd/ZnO-SnO2纳米纤维的EDS光谱。

图5.（a）Pd/ZnO-SnO2纳米纤维的TEM图像，（b）Pd/ZnO-SnO2纳米纤维及其SAED图谱，以及（c）相应的高分辨率TEM图像。

图6.Pd/ZnO-SnO2纳米纤维形成过程的示意图。

图7.（a）Pd/ZnO-SnO2纳米纤维的XPS全扫描光谱，（b，c）Pd/ZnO-SnO2纳米纤维和ZnO-SnO2纳米纤维的O 1s光谱，（d）Pd/ZnO-SnO2纳米纤维的Zn 2p光谱，（e）Pd/ZnO-SnO2纳米纤维的Sn 3d光谱和（f）Pd/ZnO-SnO2纳米纤维的Pd 3d光谱。

图8.（a）在不同温度下200ppm氢气的响应，（b）不同样品的响应比较，（c，d）在270℃和240℃下的响应和恢复。

图9.（a，b）在240℃下，不同纳米纤维在不同氢气浓度下的响应时间和恢复时间。

图10.（a）270℃下25ppm至200ppm氢气的响应曲线，（b）Pd/ZnO-SnO2纳米纤维的重复性测试和（c）Pd/ZnO-SnO2纳米纤维的选择性测试。

图11.（a）Pd/ZnO-SnO2传感器在270℃下暴露于250ppb-1ppm氢气的响应，以及（b）氢气检测限的线性拟合。

图12.（a）不同相对湿度下的氢气响应，（b）不同相对湿度下的氢气响应波动，（c）不同存储时间后的氢气响应，以及（d）随时间流逝的氢气衰减。

图13.（a）ZnO、SnO2和Pd的能带排列图，（b）Pd/ZnO/SnO2三元异质结在空气和H2中的能带排列图，（c）Pd/ZnO-SnO2三元异质结的H2传感机理示意图。