多面体双壳层Co3O4-ZnO 及其CO 传感性能

袁同伟, 张文爽,马志恒, 徐甲强

(上海大学理学院, 上海 200444)

气体传感器是一种将气体的成分、摩尔浓度等信息转化为可以被仪器仪表、计算机以及使用者利用的信息装置, 在环境监测、安全防护、交通运输和工业生产方面具有重要的意义和较高的应用价值[1-4]. 电阻式气体传感器, 通常利用半导体金属氧化物, 如SnO2[5]、ZnO[6]、In2O3[7]和WO3[8]等材料, 在暴露于气体混合物后导电性的变化来检测目标气体. 相对于催化燃烧式传感器、光学传感器和电化学式传感器, 半导体传感器具有成本低廉利于推广、体积小重量轻便于集成、响应速度快适用报警等优点, 因而受到大量研究人员的关注[9-12]. 迄今为止, 众多研究人员研究了各种提升氧化物半导体气敏性能的方法. Kou 等[13]通过静电纺丝法将Co 掺杂进入SnO2制造纳米纤维, 增加气敏反应过程中的活性位点, 相对于纯净的SnO2纳米纤维, 其检测100×10-6乙醇的灵敏度提升了4 倍, 达到Ra/Rg=40.1; Li 等[14]通过煅烧双金属有机框架制造ZnO/Co3O4核壳结构, 其对100×10-6乙醇的响应达到了38.87, 是单壳结构ZnO/Co3O4复合结构的2.8 倍; Zhu 等[15]设计了嵌段共聚物PEO117-b-PS18, 并将之作为模板剂, 引导介孔WO3的生成, 将材料的比表面积比商业WO3提升了22.7 倍, 同时均匀分布的介孔(10.6 nm)给反应中的气体提供了良好的传输通道,使材料对25×10-6的3-羟基-2-丁酮的响应达到了56.1, 是商业WO3的9.1 倍.

ZIFs(zeolitic imidazolate frameworks)是沸石咪唑酯骨架结构材料, 同时具有无机沸石的高稳定性和MOFs(metal organic frameworks)材料的高孔隙率[16-17]. 而气体传感需要材料具有更高的比表面积和传输通道, 因此ZIFs 材料的结构……