构建分层SnO2纳米纤维/纳米片用于高效甲醛检测

摘要： 通过以中空SnO?纳米纤维为骨架，采用简便的水热法成功合成了具有分级纳米结构的SnO?纳米纤维/纳米片复合材料。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和Brunauer-Emmett-Teller(BET)等方法，对比研究了SnO?纳米纤维、SnO?纳米纤维/纳米片及SnO?纳米片的微观结构、形貌特征、化学组成、氧化态及比表面积。表征结果表明，该分级结构由均匀生长在纳米纤维表面的纳米片阵列构成。以甲醛(HCHO)为目标气体测试了SnO?基纳米材料的传感性能，发现基于SnO?纳米纤维/纳米片的气体传感器相比纯纳米纤维、纳米片及其物理混合物，对HCHO表现出更优的响应值、选择性、瞬态响应特性和痕量检测能力。在120°C下对100ppm HCHO的响应(Ra/Rg)达57，较纯SnO?纳米纤维传感器和纳米片传感器分别提升约300%和200%。该传感器对100ppm HCHO还具有优异的响应/恢复特性（4.7秒响应，11.6秒恢复）。研究探讨了SnO?分级纳米结构的生长过程与气敏机制，其成功制备归因于纳米纤维表面种子的均匀沉积及纳米片适宜的生长条件，而性能提升主要源于纳米纤维与纳米片的协同效应、分级结构及更大比表面积。该合成策略也可推广至不同组分材料的分级材料制备。