文献题目
Au sputter-deposited ZnO nanofibers with enhanced NO2 gas response
文献信息
期刊：Sensors and Actuators B: Chemical
影响因子：IF 9.221
发表日期：2022-09-08
DOI：10.1016/j.snb.2022.132636
单位：Department of Materials Science and Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran
文献内容
Electrospun ZnO nanofibers were decorated with different thicknesses (3,6,9,12 and 15 nm) of Au layers.
NO2 gas sensing studies were performed for the different gas sensors.
ZnO nanofibers with 9 nm-thick Au layers exhibited the highest response to NO2 gas.
The optimized gas sensor showed excellent selectivity to NO2 gas.
The gas sensing mechanism is explained in terms of various determining factors.
结果与讨论
图（a）提供了平均直径为100nm且表面粗糙的原始ZnO纳米纤维的SEM图像。图（b）-（f）显示了用不同厚度（3、6、9、12和15nm）的Au层装饰的ZnO纳米纤维的SEM显微照片。所有样品均显示出纳米纤维上存在分散的Au NP。Au NP的沉积不会改变ZnO纳米纤维的整体表面形态。
图（a）-（c）显示了Au（9nm）修饰的ZnO纳米纤维在三种不同放大率下的TEM图像。Au NP很好地分散在纳米纤维上。图（d）显示了Au（9nm）修饰的ZnO纳米纤维的高分辨率TEM（HRTEM）图像。0.28和0.24 nm的晶格条纹间距分别与ZnO的（100）面和Au的（111）面非常匹配。
图（a）显示了Au（9nm）修饰的ZnO纳米纤维的全XPS光谱。Zn、O和Au及C（来自环境）元素的峰以表明合成纳米纤维的纯度。图（b）中的Zn 2p核能级XPS光谱表明，分别对应于Zn 2p3/2和Zn 2p1/2的峰值位于1021.6和1040.8 eV，这与文献一致。图（c）显示了在530（晶格氧）、531.6（氧空位）和533.1 eV（吸附氧）处具有峰值的去卷积O1s光谱；氧空位被认为有利于气体传感。图（d）显示了叠加在Zn 3p上的Au 4f的XPS光谱。位于83.97和87.67 eV的峰分别对应于Au 4f7/2和Au 4f5/2。去卷积的Zn 3p光谱显示峰值集中在89.45和92.43 eV，分别归因于Zn 3p3/2和Zn 3p1/2。这证实了ZnO中存在Zn2+。
图（a）给出了不同Au修饰的ZnO纳米纤维（3、6、9、12和15nm）在350℃下对10、30和50ppm NO2气体的动态电阻图。所有气体传感器对所有浓度的NO2气体做出响应。为了阐明传感行为并确定Au的最佳量，将传感响应描述为不同NO2气体浓度下Au层厚度的函数（图（b））。Au层厚度为9nm的传感器显示出对所有NO2气体浓度的最佳响应。
图（a）显示了在350℃下暴露于各种气体（H2、CO、NH3和NO2）时，Au（9nm）修饰的ZnO纳米纤维气体传感器的瞬态电阻。值得注意的是，除NO2之外的所有气体都是还原剂。图（b）给出了Au（9nm）修饰的ZnO纳米纤维气体传感器在350◦C对不同浓度（10、30、50ppm）的各种气体的响应值。该传感器对NO2气体具有良好的选择性。
结论
合成了Au层厚度为3、6、9、12和15nm的Au修饰ZnO纳米纤维，用于NO2气体传感应用。XRD、XPS和SEM/TEM表征揭示了预期的形态和组成。NO2气体传感结果表明，Au层厚度为9nm的传感器显示出对NO2气体的增强响应。此外，气体传感器对NO2气体具有选择性。气体传感器对NO2气体的增强响应源于肖特基异质结的形成、Au NP的催化作用和ZnO纳米纤维的大表面积。未来的研究旨在使用自加热操作模式降低操作温度。
转自：“科研一席话”微信公众号
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