新疆大学《ACS SCE》：通过由梧桐纤维衍生空心多孔碳微管，用于高灵敏度气体传感器

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成果简介

此外，ZnO纳米颗粒通过醋酸锌辅助碳化均匀分散在CMT上，避免了ZnO的团聚并形成大量异质结，大大提高了ZnO/CMT的灵敏度。与纯 CMTs 和 ZnO相比，ZnO/CMT 对四种目标气体的响应分别增加了 1.4~4.3 和 9.9~18.1 倍。NH的检测限3分别计算为 62.5 和 8.8 ppb。30 天后，CMT 和 ZnO/CMT 对 500 ppm NH 3的响应分别降低了 9.4% 和 6.5%。这表明CMTs和ZnO/CMT具有高灵敏度和良好的长期稳定性。该研究为具有异质结结构的生物质碳材料的气敏应用提供了可行的途径。

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图 导读

图1. 样品制备过程示意图。

图2. (a–c) SVFs、(d–f) CMTs 和 (g–i) ZnO/CMT 复合材料在不同放大倍数下的 SEM 图像。

图3. CMT (a-c) 和 ZnO/CMT 复合材料 (d-f) 的 TEM 和高分辨率 TEM (HRTEM) 图像。SVF、CMT 和 ZnO/CMT 复合材料的 XRD 图案 (g)、拉曼光谱 (h) 和 FTIR 光谱 (i)。

图4. (a) XPS 光谱（调查扫描）， (b)具有C1s、(c) O1s 和 (d) ZnO/CMT 复合材料的 Zn 2p 的高分辨率光谱。

图5. 动态传感曲线和 (a) CMT 和 (b) ZnO/CMT 到 500 ppm NH 3和 1000 ppm CH 2 O、C 2 H 6 O 和 H 2 O 2的放大循环；(c) 平均响应、(d) 响应时间和 (e) CMT 和 ZnO/CMT 传感曲线的恢复时间统计

图6. (a,b) ZnO、CMT 和 ZnO/CMT 复合材料的能带结构。(c) ZnO/CMT 传感机制示意图。

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小结

这项研究为在气体传感应用中使用具有异质结结构的生物质碳材料提供了一种可行且可持续的策略。

献：

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c02956

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