DOI: 10.1016/j.snb.2022.132354

近期具有大比表面积、高长径比和丰富界面活性位点的一维（1D）半导体复合纳米纤维（NFs）受到了广泛关注。在这项工作中，通过基于静电纺丝和热氧化方法的两步工艺合成了一种合理设计的丙酮检测用一维复合NFs结构。利用多金属氧酸盐（POM）作为具有高负电荷的分子平台结合过渡金属离子前体，可以在ZnO上原位生长高度分散的ZnMoO4。通过调整前驱体溶液中POM（H3PMo12O40，记为PMo12）的含量，可以得到一系列ZnMoO4修饰的ZnO NFs（ZnMoO4-ZnO NFs）。与原始ZnO NFs相比，ZnMoO4-ZnO NFs传感器在较宽的丙酮浓度范围（50ppb-50ppm）内表现出优异的传感特性，例如高灵敏度（142-50ppm）、相对较低的检测浓度和高选择性。ZnMoO4-ZnO NFs丙酮气体传感性能增强的主要机制可归因于ZnMoO4-ZnO NFs中的电荷转移和独特的结构。

图1.ZnMoO4-ZnO NFs的合成过程示意图。

图2.（a）煅烧前的ZnMoO4-ZnO-3 NFs前驱体和（b）ZnMoO4-ZnO-3 NFs的SEM照片；（c）ZnMoO4-ZnO-3 NFs的TEM图像；（d）ZnMoO4-ZnO-3 NFs的XRD图谱。

图3.（a）-（c）单根ZnMoO4-ZnO-3 NFs的TEM照片和SAED图谱；（d）-（g）ZnMoO4-ZnO-3 NFs的元素映射。

图4.（a）ZnO NFs和ZnMoO4-ZnO-3 NFs的全扫描XPS光谱；（b）-（c）Zn2p和Mo3d的XPS光谱；（d）-（e）分别为ZnO和ZnMoO4-ZnO-3 NFs中O1s的XPS光谱。

图5.（a）制备的气体传感器装置示意图；（b）传感器的空气电阻（Ra）与工作温度的函数关系；（c）基于原始ZnO的传感器和ZnMoO4-ZnO NFs传感器在不同温度下对50ppm丙酮的响应。

图6.所得NFs在350℃下对5-100ppm丙酮的动态响应/恢复曲线（a），浓度-响应关系曲线（b）以及线性关系曲线（c）；（d）ZnO NFs和ZnMoO4-ZnO-3 NFs在350℃下对低浓度丙酮的动态响应/恢复曲线。

图7.不同RH和350℃的工作温度下ZnMoO4-ZnO-3 NFs（a）和ZnO NFs（c）对不同浓度丙酮的实时响应；（b）ZnMoO4-ZnO-3在不同RH和350℃的工作温度下的浓度-响应关系曲线；（d）ZnMoO4-ZnO-3 NFs和ZnO NFs在相对于干空气的不同RH和350℃的工作温度下的响应衰减。在实验室室温（20-25℃）下设置并测量RH值。

图8.（a）基于ZnMoO4-ZnO-3 NFs的传感器在350℃下检测50ppm丙酮的七个动态响应-恢复循环；（b）ZnMoO4-ZnO-3 NFs的稳定性测试。

图9.ZnMoO4-ZnO NFs暴露在丙酮中的示意图。