多级SnS2/TiO2异质结的构筑及气敏性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kaifawendang06
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NO2是造成环境污染的主要有毒气体之一。微量的NO2不仅直接危害人体呼吸系统,还会造成空气污染。因此,研制出一款对NO2这种有毒有害气体进行及时检测的气敏传感器是非常有必要的。二维材料Sn S2在气敏领域有很好的应用,基于二维层状Sn S2的传感材料具有更强的电负性和更强的吸附能力。因此,Sn S2气体传感器具有较高的灵敏度和选择性,同时具有快速响应/恢复的特点,这是在二维材料中比较少见的。但是Sn S2基传感器还需要在120℃下工作,所以现在的目标主要是,在保持高灵敏度,响应恢复时间快,良好的选择性等优异特性的前提下,使其能在室温下实现对NO2有毒有害气体的监测。首先,花状结构的Sn S2性能要更加优越,因此主体Sn S2为花状结构最佳。其次,目前通过构建异质结的方法可以显著改善材料存在的缺陷,选取费米能级更高的材料和Sn S2构建异质结不仅能够发挥出Sn S2材料本身的优势,而且显著提升传感性能。根据以上背景,本论文主要利用一步水热法合成花状多级Sn S2/Ti O2异质结结构。实验表明与原始的Sn S2相比,Sn S2/Ti O2异质结构在室温下就能呈现出优异的性能。复合材料在室温下对1 ppm NO2的灵敏度为319%,响应恢复时间也比较短(58/169 s),除此之外,材料还具有优异的循环稳定性和选择性。总之,该材料不仅成功在室温下正常工作,还具有更优良的性能。传感机理首先从几何效应出发,Ti O2颗粒点缀在花状Sn S2表面,这进一步增大了材料比表面积,也使得性能要更加优越。其次,从电子效应出发,目前通过构建Sn S2/Ti O2异质结结构的方法不仅降低Sn S2电阻,而且在界面处形成化学键,这均有利于提升传感性能。本研究的意义在于为进一步提高Sn S2基复合材料的传感性能打开新的可能性。该研究表明,Sn S2/Ti O2 n–n型异质结结构是开发具有传感性能的下一代气体传感器的有效途径。
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