DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157014

本研究采用溶胶-凝胶法和静电纺丝法制备了掺杂CuO的ZnO异质结纳米纤维。在叉指状金电极基底上生长CuO掺杂ZnO纳米纤维，并将其用于气体传感器。研究发现，当CuO与ZnO的摩尔比为0.15:1时，H2S的传感响应大大提高，并且比使用纯ZnO纳米纤维获得的传感响应高25％。在200℃下，使用0.15摩尔CuO掺杂ZnO纳米纤维对1ppm H2S进行检测时，其最佳H2S气体响应为83.98％，具有良好的恢复特性和重现性。

图1：所制备的ZnO/PVP纳米纤维的TGA曲线。

图2：CuO掺杂ZnO纳米纤维的XRD图，不同掺杂比为（a）0，（b）0.1，（c）0.15，（d）0.2和（e）0.25摩尔。

图3：在550℃下退火4小时后，（a）0，（b）0.1，（c）0.15，（d）0.2和（e）0.25摩尔CuO掺杂ZnO纳米纤维的SEM图像。

图4：（a）（b）在550℃下退火4小时后，0.15摩尔CuO掺杂ZnO纳米纤维的EDS分析和（c-f）元素图。

图5：在550℃下退火4小时后，0.15摩尔CuO掺杂ZnO纳米纤维的（a）（b）LR-TEM，（c）HR-TEM和（d）SAED分析。

图6：0、0.1、0.15、0.2和0.25摩尔CuO掺杂ZnO纳米纤维气体传感器对各种气体的选择性气体测试。

图7：（a）0.15摩尔CuO掺杂ZnO纳米纤维在不同工作温度下进行检测的动态响应图和（b）响应值。

图8：（a）CuO掺杂ZnO纳米纤维在200℃下对1ppm H2S气体进行检测时，不同摩尔比的动态响应图。（b）纯ZnO纳米纤维和（c）0.15摩尔CuO掺杂ZnO纳米纤维在200℃下对1ppm H2S气体感测的响应和恢复时间。

图9：（a）在200℃下，0.15摩尔CuO掺杂ZnO纳米纤维检测1ppm H2S气体的五次连续动态测试的响应值。（b）在200℃下，0.15摩尔CuO掺杂ZnO纳米纤维检测1、2、3、4和5ppm H2S气体的动态响应曲线。

图10：CuO掺杂ZnO纳米纤维的气体传感机理示意图。