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具有表面可调原位生长WO3纳米颗粒的分层WO3/ZnWO4一维纤维异质结构,用于高效低浓度甲醛检测

DOI:10.1016/j.snb.2019.02.028 期刊:Sensors and Actuators B: Chemical 出版年份:2019 更新时间:2025-09-23 22:58:37
摘要: 通过原创的一步静电纺丝技术结合后续煅烧工艺,成功制备出具有表面原位可调生长WO3纳米颗粒的分级WO3/ZnWO4一维纤维异质结构。当前驱体溶液中引入ZIF-8时,其相组成和形貌可从珠状WO3纤维转变为分级WO3/ZnWO4一维复合材料,这主要归因于热处理过程中成核竞争与晶面匹配机制的共同作用。相较于纯WO3和WO3/ZnWO4-10%,WO3/ZnWO4-5%展现出268.57的最高比表面积值,表明其对目标有机物种具有显著增强的吸附性能。研究发现WO3/ZnWO4-5%复合物对5 ppm甲醛的响应值达44.5,约为最佳工作温度下纯WO3纳米纤维传感器的8倍。同时该样品还表现出优异的甲醛气敏特性:快速响应/恢复时间(12/14秒)及卓越的稳定性(循环、长期及湿度稳定性)?;赪O3/ZnWO4复合材料的增强气敏机制可归因于有效异质结、大比表面积、多反应位点及独特表面/界面电子传输的协同效应。这种分级WO3/ZnWO4一维材料的设计构建,证实了其作为检测低浓度甲醛新型气体传感器的巨大潜力。
作者: Hui Li,Shushu Chu,Qian Ma,Junpeng Wang,Quande Che,Gang Wang,Ping Yang
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研究概述 实验方案 设备清单

利用具有可调原位生长WO3纳米颗粒的分层WO3/ZnWO4一维纤维异质结构,开发高效低浓度甲醛检测传感器。

通过引入ZIF-8一步电纺制备的具有原位生长WO3纳米颗粒的分层WO3/ZnWO4一维纤维异质结构,在低浓度甲醛检测中展现出优异的气敏性能。由于异质结协同效应、大比表面积、多反应位点及独特电子传输特性,WO3/ZnWO4-5%传感器对5ppm甲醛表现出最高响应值(44.5)、快速响应/恢复时间(12/14秒)及卓越稳定性。该设计策略对开发先进气体传感器具有重要潜力。

该研究仅限于甲醛检测,可能不适用于其他气体。合成过程依赖特定条件(如静电纺丝参数和煅烧温度),这可能影响重现性。使用ZIF-8增加了复杂性,且最佳性能仅在精确控制ZIF-8用量(例如5%)时才能实现,表明其对组分控制具有敏感性。超过30天的长期稳定性以及湿度以外其他环境因素的影响尚未充分探究。

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