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江苏大学与西南交通大学:关于BP基气体传感器的最新研究成果


  来源: 江苏大学 时间:2024-02-03 编辑:清风
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近日,江苏大学材料科学与工程学院乔冠军教授团队与西南交通大学欧建臻教授团队合作,在材料领域顶级期刊《美国化学会-纳米》ACS Nano 在线发表题为“A 2D-0D-2D sandwich heterostructure towards high-performance room-temperature gas sensing ”的研究论文。


WS2-Au-BP异质结的微结构、气敏特性、气敏和钝化机理及其气体监测系统


近年来,黑磷(BP)作为新兴的二维材料,因具有超高的电子迁移率和高化学活性等特性而受到广泛关注,尤其是应用在下一代微型电子器件中。BP的高活性和在环境条件下易被氧降解一直是一对难以调和的矛盾。文章结合化学气相输运、水热和液相剥离技术,首次将贵金属纳米粒子插入二维WS2/BP范德华异质结中间,形成一种独特的2D-0D-2D三明治异质结构(WS2-Au-BP),并通过HRTEM、STEM、AFM、XPS和第一性原理计算等多角度证实该三明治结构的形成。


理论研究表明,该结构的形成不仅可促使BP的大部分电子只向Au颗粒和WS2转移,而且能大幅度降低导带边,使其远低于O2/O2-的氧化还原电位;同时发现该结构可以大大降低对O2的吸附,并提升O2-→2O的解离能。因此,该结构可以在保持BP活性的同时又能抑制BP薄层的降解。通过对NO2气体传感测试,建立了该结构的气敏特性与BP钝化之间的内在联系,发现该结构对NO2敏感性和长期稳定性均得到了显著提升。此外,基于该结构设计了一种便携式气体监测系统,并对1?50 ppm NO2实现了实时监测。


关键词:江苏大学 西南交通大学 气体传感器    浏览量:9927

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