郑州轻工业大学张永辉、杨玄宇团队ACS Sensors:面向高效BTEX传感的氧空位Pt
【导读】
苯及其同系物是郑州基本的化工原料,其中典型的轻工苯系物包括苯、甲苯、业大永辉杨玄宇团氧空乙苯和二甲苯,学张向高效广泛应用于石油化工、郑州制药和涂料等领域。轻工然而,业大永辉杨玄宇团氧空BTEX具有神经毒性,学张向高效易挥发,郑州即使低浓度的轻工BTEX也会引起神经衰弱、头痛等症状。业大永辉杨玄宇团氧空因此,学张向高效在真实环境中对BTEX进行实时、郑州准确的轻工检测具有重要意义。近年来,业大永辉杨玄宇团氧空气相色谱-质谱、高效液相色谱、荧光探针等多种检测技术被用于BTEX的检测。然而,这些检测方法依赖于体积庞大且昂贵的仪器,这极大地阻碍了它们在特定环境中的应用。因此,开发一种灵活的检测技术对于高效检测BTEX至关重要。
值得一提的是,金属氧化物半导体(MOS)因其易于合成、低成本和强大的传感行为而备受关注,使其成为分子识别的有希望的候选者。特别是NiO、SnO2、TiO2、ZnO和Co3O4等多种材料已经被报道用于BTEX的检测,但它们仍然存在工作温度高,吸脱附时间长等问题,极大地抑制了它们的应用。重要的是,BTEX具有惰性化学性质,而传统MOS材料的表面活性位点有限,表面反应性质弱,导致其传感性能较差。
【成果掠影】
针对目前半导体BTEX传感器工作温度高和吸脱附时间长等问题,郑州轻工业大学张永辉和杨玄宇团队基于氧化物半导体气敏材料表界面调控策略,成功合成了Pt修饰的WO3纳米片作为模型材料,研究了表面氧空位对Pt的D带电子结构的影响,以及氧空位与Pt所涉及的协同作用对BTEX传感性能的影响。值得注意的是,通过调节材料表面氧空位浓度可以系统的调节Pt的D带电子结构。特别是,Pt/WO3-400在140 ℃的较低工作温度下对50 ppm乙苯、苯、甲苯和二甲苯分别为S=377.33、365.21、348.45和319.23,以及良好的可靠性(σ=0.14)和传感稳定性(φ=0.08%)。此外,详细的结构表征和DFT结果表明,中等强度的Ptδ+-Ov-W5+是首选,由协同效应产生的高活性Pt物种增强了低温下BTEX传感性能。
【核心创新点】
通过在不同温度下处理来制备具有单独MSI的Pt修饰的WO3纳米片用于检测BTEX。研究了材料表面氧空位浓度对Pt的D带电子结构的影响以及氧空位和Pt协同效应与材料传感性能之间的关系。值得注意的是,Pt的修饰显着提高了BTEX传感性能,Pt/WO3-400展出了优异的传感性质 (对50 ppm乙苯、苯、甲苯和二甲苯响应值分别为377.33、365.21、348.45和319.23),以及良好的可靠性(σ=0.14)和传感稳定性(φ=0.08%),增强BTEX传感行为归因于Pt-WO3界面的协同效应。适度的Ptδ+-Ov-W5+相互作用有利于生成具有高迁移率的活性O2-(ad)物质,从而保证了材料具有优异的表面反应能力。
【成果启示】
利用Pt修饰的WO3纳米片作为模型材料,研究了MSI对传感性能的影响,MSI而产生高迁移率表面O2-(ad)物种。中等强度的Ptδ+-Ov-W5+是首选,由协同效应产生的高活性Pt物种增强了低温下BTEX的感知。这有助于提高BTEX的高效传感性能。我们的工作为高性能表面反应材料的设计提供了新的见解。
【图文解析】
图1 (a) Pt/WO3-400制备工艺示意图,(b-e) Pt/WO3-300、(f-i) Pt/WO3-400、(j-m) Pt/WO3-500的FE-SEM、TEM和HRTEM图像。
图2 (a) Pt/WO3-x (x=300、400、500)在140 ℃下对浓度为50 ppm的H2、CH4、NO2、甲醇、乙醇、丙酮、甲醇、苯、甲苯和乙苯气体的传感响应。(b)所获得的传感器在不同工作温度下对50 ppm乙苯的传感响应。(c) 140 ℃下Pt/WO3-400对不同浓度乙苯(0.05~50 ppm乙苯)的传感响应。(d) Pt/WO3-x (x=300、400、500)在140 ℃下的线性拟合曲线。(e) Pt/WO3-400传感器通过50 ppm乙苯在140℃下26次循环的稳定性。(f) Pt/WO3-400传感器在140℃时的干扰选择性。
图3 Pt/WO3-x (x=300, 400, 500)的 (a) W 4f 、(b) O 1s、(c) Pt 4f 的XPS图谱、 (d) EPR图谱、(e) H2-TPR图谱和 (f) O2-TPD图谱。
图4 (a) WO3-1O1O-Pt、WO3-2O-Pt和WO3-1O-Pt的简化模型。(b)乙苯吸附在Pt/WO3-400、(c) WO3-1O-Pt、WO3-2O-Pt和WO3-1O1O-Pt上的态投射密度(PDOS)。
图5 表面传感机制示意图。
(责任编辑:最新曝光)
-
5月21日,国务院扶贫办战国家能源局散漫下收了 国停办收〔2020〕16号 《闭于将有闭村落级光伏扶贫电站名目纳进国家规模规模的陈说》,做生意财政部,将审核经由历程的458.8万千瓦村落级光伏扶贫电站 ...[详细]
-
动态共价汇散的设念与操做:苯酚面击反映反映及多孔膜的制备 – 质料牛
【导读】家喻户晓,基于动态交流反映反映的汇散重排给予动态共价汇散DCNs)再减工战重塑才气,相闭钻研受到普遍闭注。此外一圆里,“面击”化教是好国化教家卡我·巴里·夏普利斯Karl B. Sharple ...[详细] -
天猫淘宝618定金能退吗?天猫淘宝618预卖定金退款纪律介绍2021
天猫淘宝618预卖定金退款纪律介绍2021文章做者:网友浑算宣告时候:2021-05-26 01:17:55去历:www.down6.com天猫购物典型:购物遨游小大小:102.6 MBM讲话:简体中 ...[详细] -
Nature Photonics: 超低激发强度下的超明上转换收光 – 质料牛
一、【导读】镧系异化上转换纳米晶体是一类新型的反斯托克斯收光质料,具备光/化教晃动性好、色杂度下、多色可调等特色,已经普遍操做于去世物成像、光伏、催化、隐现、防真、传感战激光等规模。那些操做的乐成与决 ...[详细] -
之后电煤需供浓季特色赫然,仅靠激情的反对于,价钱易以绝涨。那不,心岸能源煤价钱指数的上涨仅仅贯勾通接了1期,10月22日即再次维稳运行。中国煤冰老本网数据隐现,10月22日,CCI5500、CCI50 ...[详细]
-
《好汉同盟:激斗峡谷》典型系列赛台湾天域夏日赛5/29开挨!小组赛分组名单出炉
《好汉同盟:激斗峡谷》典型系列赛台湾天域夏日赛5/29开挨!小组赛分组名单出炉!文章做者:网友浑算宣告时候:2021-05-25 09:55:53去历:www.down6.comCyber Games ...[详细] -
2024中国国内金融展远日,以“数字金融引收将去,守正坐异共筑金融重去世态”为主题的2024中国国内金融展正在北京国家团聚团聚团聚中间盛小大开启,会散了泛滥金融科技规模的收军企业战坐异功能。硬通能源受 ...[详细]
-
女童智能腕表果具备实时定位、坐刻通话等功能,统筹牢靠性战沉娱乐属性,愈去愈遭抵家少与孩子们的喜爱。不暂前,小先天正式宣告了新一代电话腕表——小先天旗舰Z10。新品拆载骁龙W5可脱着仄台,降级了楼层定位 ...[详细]
-
据煤冰江湖统计数据隐现,9月份我国进心煤中,印僧煤进心量为2127万吨,占比为44.7%;俄煤进心量为833万吨,占比为17.5%;澳煤进心量为779万吨,占比16.4%;受古煤进心量为680万吨,占 ...[详细]
-
北京理工小大教ACS Nano:提降电子态稀度正在In、Ge异化SnSe纳米片中患上到下宽温域热电功能 – 质料牛
【导读】热电质料可能真现热能与电能间的直接相互转换,是一种极具去世少后劲的净净能源质料。中温热电质料操做温度处于财富兴热规模,回支热电转换足艺支受收受财富兴热收电,将产去世宏大大的经济战社会效益。Sn ...[详细]