CuO敏化非晶ZnSnO3空心圆立方体高灵敏选择性H2S气体传感器

CuO-sensitized amorphous ZnSnO3 hollow-rounded cubes for highly sensitive and selective H2S gas sensors

CuO敏化非晶ZnSnO3空心圆立方体高灵敏选择性H2S气体传感器

文献来源:期刊：Sensors and Actuators: B. Chemical

作者：Caixuan Sun等

通讯作者： Guofeng Pan * , Xueli Yang *

机构：河北工业大学电子与信息工程学院，天津市电子材料与器件重点实验室；河北工业大学材料科学与工程学院；0河南工业大学物理与电子信息工程学院。

一、 简介

硫化氢（H2S）是一种有毒易燃气体，对人类健康和周围环境构成了巨大威胁。因此，生产具有优异选择性和低温工作的响应性H2S传感器一直是研究人员的目标。在本研究中，作者通过共沉淀法结合浸渍处理制备了由氧化铜（CuO）敏化的非晶锡酸锌（氧化锌锡（ZTO））组成的空心圆形立方体。采用各种表征方法来分析合成材料的晶相、形态和组成。结果表明，该材料由中空、圆形、无定形的立方体组成，具有500-700 nm的均匀粒度。将所制备的材料应用于气体传感器，并对其H2S传感性能进行了系统测试。与ZTO和CuO基传感器相比，CuO/ZTO基传感器对H2S表现出优异的气体传感性能，最大响应值为574-10 ppm H2S，工作温度低至160°C此外，该传感器表现出较高的选择性和200 ppb的低检测限。研究结果表明，CuO/ZTO复合材料作为H2S传感材料在环境空气监测领域具有潜在的应用前景。

二、材料的合成

三、结果与讨论

用XRD对所制备材料的晶相进行了研究。图示出CuO/ZTO、ZTO、CuO和ZHS的XRD图案。在图中(a)在ZTO和CuO/ZTO中观察到两个宽衍射峰样品，表明它们的晶体结构是无序的。因为ZHS结构中原有的氢氧键被破坏在煅烧过程中，最终导致多次悬空ZTO表面的键。非晶ZTO具有无序内部晶格排列。值得注意的是，没有CuO衍射在XRD图案中观察到的峰，可能是由于低含量和CuO的均匀分散。CuO X射线衍射峰最多图案（图3(b））匹配单斜结构衍射峰(JCPDS 48-1548）。

用扫描电镜观察了样品的形貌。扫描电镜图(a）和(b)中的图像示出了所制备的CuO样品由不规则的纳米粒子组成。图（c）显示了ZTO复合材料的低放大倍数SEM图像，其由直径为500-700nm的均匀空心圆形立方体组成。图(d）中的高分辨率SEM图像表明ZTO复合材料是致密结构。在装载CuO纳米颗粒后（图（e）和（f）），ZTO中空圆形立方体的形状和尺寸保持不变。此外，CuO/的表面ZTO立方体具有多孔微结构，如图所示。

通过xps进一步验证了材料的成功制备。

气敏测试结果表示材料有着优异的气敏性能。

四、结论

作者通过共沉淀和随后的浸渍制备了非晶CuO/ZTO空心圆形立方体。研究了复合材料的晶相、形貌和成分。结果表明，CuO/ZTO基传感器对H2S表现出出色的气敏性能，在160℃下对10 ppm H2S的响应值为574该传感器还具有较高的选择性和200 ppb的低检测限。这种增强的气体敏感性被认为是由于CuO对H2S的化学亲和力以及CuO和ZTO之间p-n异质结的构建。

转自：“科研一席话”微信公众号

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