400-8910-119
首页 > 综合资讯 > 学术快讯 > 详情
Sens. Actuators B Chem.:电纺丝中空Pt负载SnO2微带的可控合成及其丙酮传感性能
2021/8/4 14:00:11 易丝帮

DOI: 10.1016/j.snb.2021.130208

 

由于气体分析物普遍扩散到半导体金属氧化物(SMOs)基传感层中,这就需要采用前所未有的合成技术来制备薄、多孔和高性能的气体传感材料。在这项工作中,采用静电纺丝和煅烧工艺制备了新型SiO2-SnO2核壳微带(以下简称SiO2@SnO2 BLs),然后在NaOH溶液(pH12)中蚀刻掉SiO2以获得空心的SnO2 BLs(以下简称SnO2 HBLs),其平均晶体尺寸为14.01nm,BET表面积较大(143.5m2/g),孔隙率较高(平均孔径为5.7nm),壳厚度为58.3±11.4nm。用脱铁铁蛋白模板化的铂纳米粒子(PtNPs)对SnO2 HBLs进行敏化,增强了其对丙酮的检测能力。Pt(0.12%)_SnO2 HBLs对2ppm丙酮的响应(定义为Ra/Rg,其中Ra和Rg分别是空气和目标气体中的传感器电阻)比原始SnO2 HBLs高出7.8倍,并且具有更快的响应(9.2s)。在90%相对湿度的潮湿环境中,Pt(0.12%)_SnO2 HBLs基传感器在暴露于2ppm丙酮的25次循环中显示出良好的长期稳定性和出色的响应重复性(Ra/Rg=93.7±0.89)。该性能可归因于HBLs的独特形态、催化Pt NPs的敏化效应以及由Pt NPs与SnO2晶粒之间的肖特基势垒引起的电子耗尽层的扩大。

 

image.png

图1.(a)静电纺丝过程示意图。圆圈标记区域1-3表示在Pt负载静电纺丝溶液的不同蒸发阶段纤维的不同形态。(b)显示(a)中1、2和3所示区域内Pt负载初纺纳米结构的形貌演变,(c)显示在650℃下对初纺BLs进行2h的热处理后得到的Pt_SiO2@SnO2 BLs的形貌,升温速率为5℃/min。(d)使用NaOH(pH12)蚀刻掉Pt_SiO2@SnO2 BLs中的SiO2获得的相应Pt_SnO2 HBLs。SEM图像显示(e-g)分别含有50、100和150µL Pt NPs水溶液的初纺BLs的形态,以及相应的(h-j)后煅烧Pt_SiO2@SnO2 BLs和(k-m)后蚀刻Pt_SnO2 HBLs。


image.png

图2.(a-b)后煅烧Pt_SiO2@SnO2 BLs和后蚀刻Pt_SnO2 HBLs中Sn、Si、O和Pt的EDS图。(c)脱铁铁蛋白模板化Pt NPs的高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)图像,(d)Pt_SnO2 HBL的TEM图像,(e)其高倍放大图像显示表面上产生了孔,以及(f)Pt_SnO2 HBLs对应物的高倍放大TEM图像。(g)Pt_SnO2 HBLs的HRTEM显示掺入Pt NPs的晶格条纹和色散,以及(h)Pt_SnO2 HBLs的选区电子衍射(SAED)图谱。


image.png

图3.(a)Sn3d、(b)O1s和(c)Pt4f附近的X射线光电子能谱(XPS)光谱。


image.png

图4.(a)后煅烧SiO2@SnO2 BLs和SnO2 HBLs的氮气吸附-解吸等温线,(b)SiO2@SnO2 BLs和SnO2 HBLs的孔径分布,以及(c)通过含不同量TEOS的纺丝溶液合成的各种SnO2基结构的表面积。


image.png

图5.各种传感器的气体传感结果。(a)各种传感器在350℃下暴露于空气时的基极电阻稳定性,(b)各种传感器在350℃下循环暴露于空气和0.1-5.0ppm丙酮10分钟后的响应-恢复曲线。(c)各种传感器在350℃下暴露于2ppm丙酮时的响应和(d)恢复时间,(e)Pt(0.12%)_SnO2 HBLs在350℃下暴露于2ppm各种气体时的选择性,(f)Pt(0.12%)_SnO2 HBLs在350℃下反复暴露于2ppm丙酮后的稳定性。


image.png

图6.(a)Pt(0.12%)_SnO2 HBLs在350℃、不同湿度水平下暴露于2ppm丙酮时的响应,(b)Pt(0.12%)_SnO2 HBLs在350℃和90%RH下对2ppm丙酮的长期稳定性,以及(c)1、3和6个月后,Pt(0.12%)_SnO2 HBLs在350℃和90%RH下循环暴露于2ppm丙酮和空气时的电阻变化。


网友评论 请遵循相关法律法规,理性发言
回复
查看更多回复
热门排行
1
近日,研究者用取向和随机排列的聚己内酯(PCL)或聚l乳酸(PLLA)纤维制成了电纺丝神经导管。引导桥接了一个10mm大鼠坐骨神经缺损,并在选定的组中添加了一个来自自体间质血管分数(SVF)的细胞移植。
2
南渡北归育人杰,青春百年再出发。2019年10月17日,南开大学将迎来建校百年华诞。百年来,无数人与南开相遇,或在这里经历成长,或在这里奉献韶华,抑或只是在人生的旅途中遇到一个南开人。

分享

为了更好的浏览体验,请使用谷歌,360极速,火狐或Edge浏览器