DOI: 10.1021/acsanm.2c02436
本研究首先通过静电纺丝法制备了纯In2O3纳米纤维(NFs),然后通过Pd改性获得Pd-In2O3 NFs,并进一步用于室温氢气(H2)传感。系统地研究了所得样品的化学成分、形貌和结构。在室温以及不同H2浓度下测试了传感器的传感性能。Pd负载为1.5wt%的Pd@In2O3 NF传感器在室温下对10,000ppm H2具有出色的选择性、高响应(Ra/Rg=293.6)、较短的响应时间(12s)和恢复时间(23s),这不仅是由于Pd的催化性能和化学敏化性,而且还归因于多孔结构的高比表面积。优异的传感性能表明,Pd@In2O3纳米复合材料在室温下检测低浓度H2方面具有广阔的应用前景。
图1.纯In2O3 NFs和Pd@In2O3 NFs的制备示意图。
图2.In-Pdx样品的XRD光谱。
图3.(a)In2O3 NF前驱体、(b,c)In-0和(d)In-Pd1.5的SEM图像;(e)In-Pd1.5的相应元素映射和(f)EDS光谱;(g)In-Pd1.5的TEM图像;(h)In-Pd1.5的高分辨率TEM图像;(i)来自(h)中标记的矩形区域的高分辨率TEM(HRTEM)图像。
图4.In-0的N2吸附-解吸曲线以及孔径分布。
图5.In-0和In-Pd1.5的XPS光谱:(a)宽XPS光谱,(b)In3d,(c)Pd3d,和(d)O1s。
图6.(a)In-Pdx样品在室温下对不同浓度氢气的响应;(b)In-Pd1.5在室温下对10,000ppm H2的动态响应连续性曲线;(c)In-Pdx的响应时间和(d)恢复时间。
图7.In-Pdx在室温下对不同浓度H2的动态响应连续性曲线:(a)In-0;(b)In-Pd0.5;(c)In-Pd1.0;(d)In-Pd1.5;(e)In-Pd2.0;(f)In-Pd2.5。
图8.(a)In-Pd1.5样品在室温下对10,000ppm H2的重复性测试和(b)稳定性测试;(c)对10,000ppm类似气体的选择性;(d)In-Pd1.5和In-0样品在不同湿度值下对10,000ppm H2的响应。
图9.(a)In2O3 NFs和(b)Pd@In2O3 NFs的氢气传感机制。