成果介紹
工業生產,環境監測和臨床醫學等領域對高性能氣體傳感器提出了迫切的需求。二維(2D)材料因其大的表面體積比,高的表面活性和豐富的表面活性位點而被認為是有前途的氣體傳感材料。然而,要在惡劣環境下用於氣體傳感,獲得具有高靈敏度、快速響應、完全恢復和耐用性且易於製備的材料仍然具有挑戰性。
有鑑於此,近日,重慶大學陳顯平教授等結合實驗和DFT計算,探索了Te在氣體傳感器中的應用。通過簡單液相剝離製備的Te納米片顯示出對NO2的出色響應(25 ppb,201.8%和150 ppb,264.3%),並且室溫下的超低理論檢測極限(DL)為0.214 ppb,優於與大多數報導的2D材料。此外,Te傳感器具有快速響應(25 ppb,83 s和100 ppb,26 s)和恢復(25 ppb,458 s和100 ppb,290 s)。DFT計算進一步闡明了NO2吸附後,界面電子從Te原子轉移到NO2導致電導率提高的原因,從而揭示了Te基氣體傳感器的基本工作原理。這些結果表明,Te基納米片有望以優異的靈敏度、良好的選擇性、超低的DL、快速的響應恢復和高穩定性檢測NO2。
圖文導讀
圖1. Te納米片的形貌和表徵。
圖2. 室溫下,Te傳感器的電阻響應。
圖3. 室溫下,在不同相對溼度RH時,Te傳感器對100 ppb NO2的響應。
圖4. Te納米片上吸附不同氣體分子的電子能帶結構和分波態密度。
文獻信息
Tellurene Nanoflake-Based NO2 Sensors with Superior Sensitivity and a Sub-Parts-per-Billion Detection Limit
(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, DOI:10.1021/acsami.0c15964)
文獻連結:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c15964
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