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金属有机框架衍生的ZnO中空纳米笼负载纳米级Ag催化剂用于增强乙醇传感性能

DOI:10.1016/j.snb.2019.04.058 期刊:Sensors and Actuators B: Chemical 出版年份:2019 更新时间:2025-11-14 17:03:37
摘要: 提高孔隙率和通过纳米级催化剂功能化是实现高性能金属氧化物基电阻式气体传感器的两个关键因素。本研究开发了一种简便的金属有机框架(MOF)路线,用于制备银纳米催化剂功能化的氧化锌中空纳米笼(NCs)。尺寸约10纳米的纳米级银催化剂均匀封装于MOF(ZIF-8)的空腔内。MOF衍生的氧化锌同时实现了高孔隙率、中空结构以及均匀分布的纳米级银催化剂功能化。与纯氧化锌纳米颗粒(NPs)和氧化锌NCs相比,这种多孔银-氧化锌中空NCs展现出显著增强的乙醇传感性能和更低的操作温度。特别是1毫升Ag-ZnO NCs在250°C时对100 ppm乙醇表现出最高响应值84.6,分别是纯氧化锌NPs和氧化锌NCs在最佳操作温度275°C时的6.4倍和3.3倍。Ag-ZnO NCs还显示出快速的响应/恢复时间、良好的乙醇选择性和响应重现性。增强的乙醇传感性能归因于多个因素的协同效应,包括纳米级银催化剂的电子敏化效应和催化效应、多孔和中空结构、高比表面积,以及Ag-ZnO NCs的高表面O?物种吸附能力。
作者: Jinniu Zhang,Huan Lu,Lizhai Zhang,Deying Leng,Yuanyi Zhang,Wei Wang,Ying Gao,Hongbing Lu,Jianzhi Gao,Gangqiang Zhu,Zhibo Yang,Chunlan Wang
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研究概述 实验方案 设备清单

利用金属有机框架衍生的ZnO中空纳米笼负载纳米级Ag催化剂,开发高性能乙醇气体传感器,旨在提升响应性、选择性和工作温度等传感性能。

Ag-ZnO中空纳米笼展现出显著增强的乙醇传感性能,包括高响应度(对100 ppm乙醇的响应值为84.6)、低工作温度(250°C)、快速的响应/恢复时间(5秒/10秒)、良好的选择性和可重复性。这归因于Ag纳米颗粒的电子敏化与催化效应、多孔中空结构、高比表面积以及增强的O?物种吸附之间的协同作用。MOF衍生方法为高性能气体传感器提供了一种合理策略。

该研究聚焦于乙醇传感;虽测试了其他气体但未深入探究。合成参数(如煅烧温度与加热速率)至关重要,针对其他应用可能需优化调整。传感器性能或受湿度等环境因素影响——实验中虽控制了湿度但未改变其变量。实际工况下的可扩展性及长期稳定性尚未充分探讨。

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