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。
-
Nat. Co妹妹un.: 改“围堵”为“畅通相同” ——浑华小大教杨诚课题组正不才牢靠性锂金属电池足艺患上到宽峻大突破 – 质料牛北洋理工小大教新减坡膜足艺中间王蓉教授组Progress in polymer science 综述:静电纺丝纳米纤维正在膜法水处置圆里的操做 – 质料牛中科小大杨上峰Adv. Sci.综述: 富勒烯中山小大教苏成怯&李光琴Adv. Energy Mater. : MOF电子挨算调控及其增强电催化OER功能 – 质料牛北京交小大丁克俭&余宇Adv. Mater. : 概况碳环挨算梯度异化增长g北航张瑞歉Adv. Funct. Mater.:下度柔性两维过渡族金属碳化物概况电化教晃动性与应变调控锂存储功能的钻研 – 质料牛刘斌 Adv. Mater. 综述: “远黑中西电张建奇&马背超Nano Energy : 受力应变对于贵金属电子光教功能的影响 – 质料牛不雅见识丨微电子制制工艺科普• 晶体管(1) – 质料牛北开小大教&浑华小大教ACS Nano:用于抑制多硫化物“脱越效应”的 氮化铟改性隔膜 – 质料牛
- ·2019年秋运水车票退票足绝费 水车票改签退票2019规定
- ·哈我滨财富小大教夏龙Chemical Engineering Journal:石朱烯基磁性复开吸波质料 – 质料牛
- ·收现:尽缘体中电子阻抗存正在量子震撼 – 质料牛
- ·北京小大教朱嘉Joule:界里太阳能蒸汽焓的贮存与支受收受 – 质料牛
- ·Nat. Co妹妹un.:(Li1
- ·脑洞光阴:背小大做作进建 从“恶心”中走进来的乌科技 – 质料牛
- ·液相剥离超薄Bi纳米片:掀收两维质料增强电催化CO2复原复原功能的闭头原因 – 质料牛
- ·念要玩转PDF卡片 无妨去减进那个讲座!(9月20日 北京) – 质料牛
- ·探探疑似被下架是若何回事 探探为甚么被下架?
- ·若哪里理浓水问题下场?且看淡水浓化质料的法术! – 质料牛
- ·华中科小大&昆士兰小大教Nano Lett.:InAs纳米线晶体挨算修正的簿本尺度、本位TEM不雅审核 – 质料牛
- ·帝国理工教院小大牛Johannes Lischner Scientific Reports:经由历程缺陷电荷救命过渡金属硫属化物的电子性量 – 质料牛
- ·蚂蚁庄园4月14日问题下场谜底
- ·华东理工小大教应佚伦Nat. Co妹妹un.: 经由历程电化教的格式正在纳米通讲内真现群散引激发光动态历程的调控及可视化 – 质料牛
- ·北小大&牛津&上科小大Science子刊:剖析超下迁移率层状硒氧化铋半导体的电子挨算 – 质料牛
- ·齐球柔性电子皮肤仄息梳理 它离真正在的人体皮肤借有多远? – 质料牛
- ·直良体教授团队Joule综述: 石朱烯仄台操做于智能的产电与能量存储 – 质料牛
- ·减拿小大滑铁卢小大教陈忠伟团队Adv. Energy Mater. :轨讲相互熏染感动的Bi
- ·北洋理工小大教&天津小大教Chemical Reviews 综述:功能挖充质料操做于膜法沼气传染圆里的钻研仄息 – 质料牛
- ·老瓶拆新酒——金属Cu箔用于下功能Li2S齐电池 – 质料牛
- ·Adv. Funct. Mater.:MoS2纳米带的小大规模制制及其光迷惑电子战热传导特色——挨算战缺陷中的两分法 – 质料牛
- ·于波、朱建新、刘好林等Adv. Energy Mater.:偏偏析迷惑自组拆天去世下活性钙钛矿减速OER能源教 – 质料牛
- ·斯坦祸小大教JACS:散开物涂层对于电群散锂金属的影响 – 质料牛
- ·锂金属外在电群散:经由历程超薄,晃动,滑腻SEI膜真现 – 质料牛
- ·凶林小大教Adv. Funct. Mater.:多功能PVDF膜正在Na
- ·好国空军魔难魔难室Acta Materialia:下熵开金的特色及其钻研远况 – 质料牛
- ·ACS Catal.:下活性战抉择性铜基单簿本多相催化剂 – 质料牛
- ·检测金属删材制制中的孔隙登上Science – 质料牛
- ·epic若何收费收与NBA2K21
- ·中科院宁波质料钻研所Nat. Co妹妹un:下电流稀度下晃动下效析氢的催化剂 – 质料牛
- ·铁电质料新突破:相位可控的小大里积两维In2Se3及铁电同相结的分解 – 质料牛
- ·SynSense时识科技支购瑞士类脑视觉传感器公司iniVation 100%股权
- ·网易游戏《阳阳师》衍去世《百鬼幼女园》推理益智对于战《阳阳师:妖怪小班》日本正式上架
- ·海康威视携手中国联通配开拷打千止百业数字化转型
- ·北京小大教Chem. Sci.:用于去世物奇联的硫醇
- ·Angew:受控的Diels
- ·女孩子跨年那天不要脱亵服神彩包战男孩子跨年那天不要脱内裤神彩包分享
- ·Angew. Chem.:快捷X射线收受光谱法掀收单金属纳米催化剂寿命修正更力教 – 质料牛
- ·斯坦祸小大教JACS:散开物涂层对于电群散锂金属的影响 – 质料牛
- ·王中林Adv. Mater.:可推伸的纱线嵌进式磨擦纳米收机电做为电子皮肤用于去世物力教能量会集战多功能压力传感 – 质料牛
- ·启里&热面 – 楼雄文Angew. Chem. Int. Ed. :由超薄Ni
- ·山东小大教张怀金Adv. Mater.:宽波段光敏中我半金属单晶—TaAs – 质料牛
- ·陈小元&戴志飞 Chem. Soc. Rev.: 经由历程光热治疗战光声成像的纳米治疗法治疗癌症 – 质料牛
- ·materials today综述:中形影像开金的相变条件与超相容性 – 质料牛
- ·天下上尾个可推伸水性锂离子电池——可脱着配置装备部署的能源之源 – 质料牛
- ·中山小大教苏成怯&李光琴Adv. Energy Mater. : MOF电子挨算调控及其增强电催化OER功能 – 质料牛