ACS Sustainable Chem. Eng.：構建具有八面體狀顆粒原位生長的新型分層In2O3電紡纖維氣體傳感器
DOI:10.1021/acssuschemeng.0c00062
採用一步單噴絲頭靜電紡絲方法制備了含八面體狀顆粒原位生長的可調諧In2O3分層結構一維電紡纖維，並通過精確調整煅燒時間參數獲得各種典型的微觀結構。氣敏性能測試表明，分層In2O3傳感器不僅在25℃下對50 ppm三乙胺（TEA）具有約11.2的良好氣敏響應值，而且與當前工作中的其他In2O3微結構相比，該傳感器在最佳工作溫度（40℃）下具有最高響應值（對於50 ppm TEA則為87.8）。值得注意的是，基於In2O3分層結構的傳感器具有良好的氣體選擇性和穩定性，可用於蝦類的新鮮度監測，在化工和食品工業中具有實際應用價值。可觸及的表面結構、多個反應位點和獨特的電子傳輸的協同效應增強了其氣敏性能。該研究為構建具有獨特分層微觀結構的多種無機氧化物氣體傳感器提供了一種有前途的方法，用於在近室溫下有效檢測TEA。
圖1.SEM圖像：（a，e）In2O3-1，（b，f）In2O3-2，（c，g）In2O3-3，（d，h）In2O3-4；In2O3-3的TEM和HRTEM（i-l）圖像；In2O3-3的EDS映射（m-o）和EDS（p）。
圖2.樣品的XRD（a）和拉曼（b）模式。
圖3.XPS數據：In2O3-1和In2O3-3的（a）全掃描光譜，（b）3d光譜，（c和d）O 1s光譜。
圖4.（a）N2吸附-解吸等溫線曲線；（b）不同In2O3樣品的孔徑分佈曲線（插圖：孔徑的放大麴線）。
圖5.In2O3傳感器在20至100℃範圍內對50 ppm TEA的溫度特性（插圖：In2O3-3樣品的SEM圖像）。
圖6.（a）傳感器在40℃下對50 ppm多種氣體的響應以及三個獨立測定響應的標準偏差（誤差線）；（b）傳感器在40℃下對不同濃度TEA的響應曲線；（c）傳感器在40℃下對5-100 ppm TEA的log（s-1）vs log（c）圖；（d）傳感器在三個週期（50 ppm TEA，40℃）內的響應曲線。
圖7.基於In2O3-3傳感器的瞬態電阻曲線的響應和恢復時間（50 ppm TEA，40℃）。
圖8.（a）傳感器在14天內的長期穩定性；（b）在不同相對溼度下，In2O3-3傳感器的響應和Ra值（50 ppm TEA，40℃）。
圖9.（a）In2O3-3傳感器在40℃（10 mL揮發物，200 g死蝦，儲存2、4、6、8和10 h）的響應曲線；（b）In2O3-3傳感器在log（s-1）和log（c）之間的線性關係，以及與新鮮死蝦照片相對應的插圖
圖10.基於In2O3分層結構的氣敏增強機理：（a，d）空氣和TEA中的吸附-解吸模型；（b，c，e，f）空氣和TEA中的電子耗盡層模型；（g）{111}晶面、（h）{100}晶面和（i）{110}晶面原子模型；（j）電子傳輸路徑。
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