DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.130813

作为一种典型的污染气体，二甲苯对人类健康构成了极其严重的威胁。二甲苯传感器具有低工作温度、快速响应速度、足够的检测极限和良好的选择性，符合安全防护的要求。在此，本研究通过在SnO2纳米纤维上自组装MoS2纳米片阵列构建了一种新型二甲苯敏感材料（SnO2@MoS2）。SnO2@MoS2传感器对100ppm二甲苯蒸汽的响应为23.5，远高于单组分传感器。此外，响应/恢复时间为21.5/60.4秒，检测限（LOD）低至0.5ppm。良好的灵敏度可归因于分层结构的独特电阻特性、异质结对电子特性的调节以及大比表面积和表面缺陷导致的吸附位点的增加。总体而言，这项工作为基于MoS2的核壳分层纳米材料的构建以及高效二甲苯传感器的未来发展提供了新的策略。

图1.SnO2@MoS2气体敏感材料的制备过程示意图。

图2.SnO2 NFs、SnO2@MoS2-0.1、SnO2@MoS2-0.2和SnO2@MoS2-0.3的XRD图谱。

图3.（a）SnO2 NFs的SEM图像；（b）SnO2 NFs的TEM图像；（c）MoS2 NSs的SEM图像；（d）SnO2@MoS2的SEM图像；（e）SnO2@MoS2的TEM图像；（f）SnO2@MoS2的HRTEM图像；（g）SnO2@MoS2的SAED和STEM图像；（i-l）SnO2@MoS2的ESD元素（O、Sn、S和Mo）映射。

图4.（a）SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2的拉曼和（b）PL光谱；（c）SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2的XPS光谱；（d）SnO2 NFs、（e）MoS2 NSs和（f）SnO2@MoS2的高分辨率O1s XPS光谱；（g-i）SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2的N2吸附-解吸等温线和孔径分布。

图5.（a）SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2传感器在不同操作温度下对10ppm二甲苯的响应；（b）SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2传感器在220℃下对100ppm二甲苯的响应/恢复曲线；（c）基于SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2的气体传感器对100ppm不同气体的响应；（d）SnO2@MoS2在220℃下对混合蒸汽的气体响应；（e）SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2传感器在220℃下对不同浓度二甲苯的动态响应曲线；（f）SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2传感器在220℃下对不同浓度二甲苯的响应；（g）SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2传感器在220℃下对100ppm二甲苯的可再现性；（h）SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2传感器在220℃下对10ppm二甲苯的长期稳定性；（i）敏感性能测试后SnO2@MoS2的XRD图谱。

图6.（a）SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2在空气和二甲苯气氛中的基线电阻值变化；（b）接触前后SnO2和MoS2的能带结构图；（c-e）SnO2 NFs、MoS2 NSs和SnO2@MoS2的紫外光电子能谱（He紫外激发，I=21.2eV）。