Легкий синтез червоточиноподобного мезопористого оксида олова за счет самосборки, вызванной испарением, и улучшенных газочувствительных свойств

Фон

Среди полупроводниковых оксидов металлов диоксид олова (SnO ₂ ), широкозонный полупроводник (3,6 эВ) с кристаллической структурой типа рутила, привлекает большое внимание для различных потенциальных приложений в области анодных материалов литий-ионных батарей [1], сенсибилизированных красителями солнечных элементов [2 ], фотокатализ [3,4,5], проводящие материалы [6] и газовые сенсоры [7] благодаря большой ширине запрещенной зоны, нестехиометрической природе, отличной электронной подвижности и стабильности. В настоящее время газовые датчики играют очень важную роль в мониторинге загрязнения окружающей среды [8], качества воздуха в помещениях, здоровья населения, неинвазивной диагностики заболеваний и промышленных приложений. Многие полупроводниковые оксиды металлов, такие как ZnO [9], Co ₃ О ₄ [10], WO ₃ [11,12,13,14,15], NiO [16, 17] и SnO ₂ [18,19,20,21,22,23] использовались для обнаружения газов из-за отличного отклика, высокой чувствительности, хорошей надежности и низкой стоимости. Среди них SnO ₂ был широко исследован для газовых сенсоров с большой чувствительностью к нескольким газам, включая ацетон [24], диоксид азота [25], толуол [26], этанол [27], формальдегид [28, 29] и метанол [30].

Свойства SnO ₂ напрямую зависят от его структурного и морфологического состояния, такого как фаза, размер частиц и ширина запрещенной зоны. Поэтому было приложено много усилий для синтеза SnO ₂ в полезные наноструктурированные морфологии для адаптации его химических и физических свойств [17, 31, 32]. Итак, различные SnO ₂ Были получены наноструктуры различной морфологии, которые показали хорошие чувствительность ко многим тестовым газам. Между тем, SnO ₂ с мезопористой структурой обладает высокой удельной поверхностью и узким распределением пор по размеру, что может обеспечить больше активных центров in-situ для превосходного взаимодействия SnO ₂ порошки с анализируемым газом и легкой диффузией газа в пористые чувствительные слои; это могло бы дополнительно улучшить газоочувствительные свойства. Мезопористый SnO ₂ был ранее получен с помощью различных методов, включая золь-гель и сонохимические методы с использованием супрамолекулярных матриц. Однако в литературе, относящейся к получению SnO ₂ указывают на то, что простой и экономичный метод синтеза мезопористого SnO ₂ по-прежнему представляет собой проблему, и необходимы дальнейшие улучшения. Кроме того, самосборка, вызванная испарением, является довольно эффективным методом синтеза пористых нанокристаллов и имеет преимущества однородного размера пор, контролируемой морфологии и мягких условий реакции [33, 34].

В этой статье для синтеза SnO ₂ был использован простой процесс самосборки, вызванный испарением. мезоструктура в мягких условиях для эффективного применения газового датчика. Микроструктура, морфология и сенсорные свойства мезопористого SnO ₂ систематически исследовались. Результаты испытаний газоочувствительных свойств показали, что мезопористый SnO ₂ в исходном состоянии. имели хорошую чувствительность при соответствующей рабочей температуре, а улучшенные газочувствительные свойства были тесно связаны с их взаимосвязанными порами и открытыми гранями. Кроме того, был обсужден возможный механизм улучшения газоочувствительных свойств.

Методы

Все химические вещества, использованные в экспериментах, представляли собой реагенты аналитической чистоты, приобретенные у Sinopharm Chemical Reagent Co. Ltd. и использованные без дополнительной очистки. В типичной процедуре 0,42 г SnCl ₄ · 5H ₂ О и 0,336 г лимонной кислоты сначала растворяли в 10 мл деионизированной воды. 0,144 г структурирующего агента (шаблона) (ЭО) ₂₀ (PO) ₇₀ (EO) ₂₀ (P123) растворяли в 10 мл этанола и добавляли 1 мл азотной кислоты в качестве ингибитора конденсации. Затем к раствору олова добавляли раствор P123 при интенсивном перемешивании. Образовавшуюся смесь покрывали полиэтиленовой пленкой, перемешивали при 60 ° C на водяной бане в течение 2 часов, а затем помещали в сушильный шкаф при 60 ° C для испарения растворителя. Сформированное твердое вещество прокаливали на воздухе в течение 3 часов, чтобы удалить шаблон и, наконец, получить мезопористый SnO ₂ . Мезопористый SnO ₂ прокаленные при 350, 400 и 450 ° C получили название SnO ₂ -350 ° С, SnO ₂ -400 ° С и SnO ₂ -450 ° С соответственно.

Фазовый анализ проводился на D / MAX2550VB ⁺ Рентгеновский дифрактометр с ускоряющим напряжением 40 кВ и током эмиссии 300 мА, Cu Kα-излучение ( λ =1,5405 Å) в качестве источника излучения и графит в качестве монохроматора; 2 θ диапазон от 0,5 ° до 80 ° был обнаружен при скорости сканирования 0,02 ° / с. Изображения продуктов с помощью просвечивающей электронной спектроскопии (ПЭМ) и просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения (ПЭМВР) были получены на Tecnai G ² -20СТ электронная микроскопия при 220 кВ. N ₂ Изотермы адсорбции-десорбции регистрировали при 77 К и анализировали с помощью анализатора площади поверхности ASAP 2020. Удельные поверхности были рассчитаны с использованием уравнения Бруннауэра-Эммета-Теллера (БЭТ), а оценки распределения пор по размерам были получены с помощью методов Барретта-Джойнера-Халенды (BJH). Инфракрасные спектры с преобразованием Фурье (FTIR) образцов записывали на спектрофотометре Nicolet Nexus 670 FTIR с использованием таблеток KBr, и смесь прессовали в таблетку для измерения ИК. Спектр фотолюминесценции (ФЛ) измерялся на HITACHI FL-4500 при комнатной температуре с использованием Xe-лампы с длиной волны 310 нм в качестве источника возбуждения.

Во-первых, порошки мезопористого SnO ₂ смешивали с терпинеолом, насыщенным метилцеллюлозой, с образованием разбавленной суспензии. Затем суспензия была нанесена на керамическую трубку из оксида алюминия, на которую была нанесена печать с помощью пары золотых электродов и четырех платиновых проволок. После сушки в условиях окружающей среды керамическую трубку нагревали при 350 ° C в течение 3 часов. Наконец, небольшая катушка из сплава Ni-Cr была вставлена ​​в трубку в качестве нагревателя для обеспечения рабочей температуры.

Тест на обнаружение газа проводился на системе WS-30A (Weisheng Electronics Co., Ltd., Китай). Перед измерениями прибор выдерживали при 350 ° C в течение 48 ч на воздухе для повышения стабильности. Отклик был определен как Ra / Rg, где Ra и Rg были сопротивлениями датчика, экспонированного на воздухе и в восстановительной атмосфере, соответственно. Время отклика и восстановления определялось как время, необходимое датчику для достижения 90% общего изменения сопротивления в случае адсорбции и десорбции соответственно. Чувствительность к влажности мезопористого SnO ₂ датчики были исследованы при оптимальной рабочей температуре и четырех различных относительных влажностях (RH) (24, 43, 75 и 97%) с использованием насыщенных растворов CH ₃ ПРИГОТОВЛЕНИЕ, К ₂ CO ₃ , NaCl и K ₂ SO ₄ , соответственно. Принцип тестирования газовых сенсоров аналогичен описанному в литературе [21].

Результаты и обсуждение

Как показано на рис. 1, мезопористый SnO ₂ порошки были приготовлены путем мицеллярной агрегации, испарения, самосборки и удаления поверхностно-активных веществ. Во-первых, частицы олова и молекулы P123 были равномерно перемешаны для образования исходного раствора. P123 служил в эксперименте своего рода структурно-регулирующим агентом, который впоследствии собирался в мицеллы в виде жидкокристаллической мезофазы. В сольвотермических условиях мицеллы P123 могут адсорбироваться на поверхности Sn (OH) ₄ при медленном испарении раствора или SnO ₂ слабыми координационными связями с образованием сложных промежуточных соединений типа краун-эфир, которые ингибируют рост SnO ₂ частицы [35]. В результате единообразный SnO ₂ были получены нанокристаллы. Благодаря индуцированной самосборке этих частиц и удалению поверхностно-активного вещества простой термической обработкой SnO ₂ с мезопористой структурой был успешно получен, что обеспечило высокую площадь поверхности и объем пор.

Схематическое изображение процедуры синтеза мезопористого SnO ₂ порошки

Кристаллические структуры синтезированного мезопористого SnO ₂ Образцы с различными температурами прокаливания были исследованы с помощью XRD-измерений, и их картины показаны на рис. 2. Формирование мезоструктуры было подтверждено малоугловыми картинами XRD (рис. 2а). Образец SnO ₂ -400 ° C показывает более сильный дифракционный пик около 1,7 °, характерный для мезопористой структуры, тогда как образец SnO ₂ -350 ° C не показывает характерного мезопористого пика. Образец SnO ₂ -450 ° C показывает относительно более слабый и широкий дифракционный пик, который показывает, что более высокая температура прокаливания может привести к разрушению мезоструктуры и уменьшению соответствующего дифракционного пика. На рис. 2b показаны соответствующие широкоугольные дифрактограммы мезопористого SnO ₂ . прокаливается при разных температурах. Все дифракционные пики привязаны к тетрагональной рутильной структуре SnO ₂ (Карта JCPDS № 41-1445) [36]. Пики дифракции при 26,7 °, 33,9 ° и 52,0 ° могут быть индексированы как плоскости решетки (110), (101) и (211) соответственно. Кроме того, повышенная интенсивность SnO ₂ отражения для более высокой температуры прокаливания указывают на лучшую кристалличность. Сильно уширенные пики указывают на то, что SnO ₂ порошки состоят из кристаллитов небольшого размера, что хорошо согласуется с результатами ПЭМ.

а Малоугловой и б широкоугольные дифрактограммы мезопористого SnO ₂ порошки

Текстурные свойства и структура пор различных образцов были измерены с помощью N ₂ изотерма адсорбции / десорбции. N ₂ Кривые изотермы адсорбции / десорбции мезопористого SnO ₂ прокаленные при разных температурах (рис. 3а) демонстрируют адсорбционную ветвь типа IV с четко выраженным типом H3 петля гистерезиса, и этот тип изотермы является типичной характеристикой мезопористых структур [37,38,39,40,41]. Результат дополнительно подтверждается соответствующими распределениями пор BJH по размерам (рис. 3b). Удельные площади поверхности по Брунауэру-Эммету-Теллеру (БЭТ) ( S _СТАВКА ) SnO ₂ -350 ° С, SnO ₂ -400 ° С и SnO ₂ -450 ° C, по расчетам, составляет 281, 356 и 307 м ² / г, без очевидного снижения с повышением температуры прокаливания, что свидетельствует о хорошей термической стабильности мезопористого SnO ₂ приготовлены методом одностадийной самосборки, вызванной испарением (EISA). Между тем, общий объем пор ( V _поры ) и средний диаметр пор ( d _поры ) были рассчитаны соответственно как 0,14, 0,28 и 0,22 см ³ / г и 2,9, 5,3 и 4,7 нм (таблица 1). Он показывает небольшое увеличение текстурных свойств с 350 до 400 ° C, что объясняется полным удалением органического темплата и возможным взаимным соединением систем пор, в то время как небольшое снижение с 450 до 400 ° C связано с небольшим разрушением мезоструктура.

а Изотермы адсорбции-десорбции азота. б Соответствующие кривые распределения пор по размерам BJH для мезопористого SnO ₂ порошки

Мезоструктура образцов подтверждается изображениями ПЭМ. Типичные ПЭМ-изображения синтезированного SnO ₂ Образцы, прокаленные при различных температурах, показаны на рис. 4. На нем отчетливо видны мезопоры, подобные червоточине, которые образовались в результате агрегации однородных наночастиц. Такая структура пор аналогична структуре SnO ₂ . образцы, изготовленные другими исследователями [42, 43]. Мезопористая структура, похожая на червоточину, может быть усилена увеличением температуры прокаливания с 350 до 400 ° C (рис. 4а, б). Картина SAED (электронограмма в выбранной области) SnO ₂ -400 ° C (рис. 4b) демонстрирует поликристаллическую структуру касситерита с тремя широкими дифракционными кольцами, соответствующими отражениям (110), (101) и (221) соответственно, что хорошо согласуется с результатами XRD. Изображение ВРЭМ SnO ₂ -400 ° C (рис. 4c) ясно показал его решетку, и расстояние между решетками SnO ₂ Наночастицы -400 ° C составляют 0,32 нм, что представляет базальную плоскость (110) SnO ₂ кристаллы. Мезопористая структура может хорошо сохраняться после прокаливания при 450 ° C (рис. 4d), что указывает на превосходную термическую стабильность мезопористого SnO ₂ .

TEM-изображения a SnO ₂ -350 ° С, b SnO ₂ -400 ° C (на вставке - соответствующий шаблон SAED) и d SnO ₂ -450 ° С. c ВРЭМ изображение SnO ₂ -400 ° С

Спектры FTIR различных образцов показаны на рис. 5а. Характерная полоса растяжения при 1658 см ⁻¹ относится к группе C =O. Полосы колебаний около 2803, 1381 и 1349 см ⁻¹ относятся к колебаниям СН ₂ разновидность. Полосы около 763 и 623 см ⁻¹ относятся к разным формам колебаний групп O – Sn – O и Sn – O – Sn. Он показал, что в образце SnO ₂ есть остаточный органический шаблон. -350 ° С. При повышении температуры прокаливания полосы при 1658, 2803, 1381 и 1349 см ⁻¹ уменьшаются из-за разложения органических веществ. Эти полосы исчезли для образца SnO ₂ -450 ° C, что указывает на то, что шаблон поверхностно-активного вещества был полностью удален прокаливанием при 450 ° C. Фотолюминесцентная (ФЛ) спектроскопия является подходящим методом для определения кристаллического качества и тонкой структуры экситона [44]. Спектры излучения ФЛ при комнатной температуре были выполнены для исследования оптических свойств мезопористого SnO ₂ . На рис. 5б представлены спектры излучения ФЛ мезопористого SnO ₂ . с разными температурами прокаливания, длина волны возбуждения составляла 310 нм. Образцы, прокаленные при 400 и 450 ° C, имеют два основных пика в спектрах излучения. Одна полоса излучения составляет около 390 нм, а другая - около 458 нм, что указывает на то, что повышение температуры с 400 до 450 ° C мало влияет на оптические свойства образцов, поскольку запрещенная зона объемного SnO ₂ составило 3,62 эВ. Однако пики SnO ₂ -350 ° C заметно больше, чем у образцов, прокаленных при 400 и 450 ° C, и это может быть связано с остаточным органическим темплатом, который приводит к дефектам структуры на поверхности [45, 46]. Пик при 390 нм не зависит от концентрации кислородных вакансий и связан с дефектами структуры или люминесцентными центрами, такими как нанокристаллы и дефекты SnO ₂ . Дефекты в основном расположены на поверхности наноструктур и могут образовывать серию метастабильных энергетических уровней в запрещенной зоне мезопористого SnO ₂ путем захвата электронов из валентной зоны. Это вносит вклад в люминесценцию или межузельные частицы Sn, образующиеся в процессе самосборки, вызванной испарением [47]. Пик при 458 нм приписывается связанным с кислородом дефектам, которые были внесены в процессе роста [48]. Интенсивность двух полос излучения увеличивается с повышением температуры прокаливания, в то время как положение двух полос излучения не меняется.

а ИК-Фурье спектры. б Спектры фотолюминесценции мезопористого SnO ₂ образцы (длина волны возбуждения 310 нм)

Газоочувствительные свойства мезопористого SnO ₂ Датчики показаны на рис. 6. Как правило, на реакцию газовых датчиков влияет его рабочая температура [49, 50]. Следовательно, ответы мезопористого SnO ₂ датчики с различными температурами прокаливания до 200 ppm этанола при разных рабочих температурах (рис. 6a) исследуются для определения оптимальных рабочих температур. Он показывает, что ответы мезопористого SnO ₂ кальцинированный при 400 ° C оставался самым высоким при различных рабочих температурах, и тем не менее, было обнаружено, что отклики снижаются с увеличением или уменьшением рабочей температуры. Однако ответы мезопористого SnO ₂ кальцинированные при разных температурах имеют схожую тенденцию, сначала увеличиваясь, а затем уменьшаясь с повышением рабочей температуры, а максимум происходит при 200 ° C, что указывает на оптимальную рабочую температуру мезопористого SnO ₂ кальцинированная при разных температурах до этанола составляет 200 ° C, и все последующие обсуждения основаны на результатах, измеренных при 200 ° C.

а Ответы мезопористого SnO ₂ датчики до 200 ppm этанола при различных рабочих температурах, b ответы в зависимости от концентрации этанола и c кривая "отклик-восстановление" для мезопористого SnO ₂ датчики (рабочая температура 200 ° С). г Газовые реакции мезопористого SnO ₂ датчики до 200 частей на миллион этанола, метана, метанола и ацетона, работающие при 200 ° C

На рисунке 6b показаны кривые зависимости, испытанные при 200 ° C между ответами и концентрацией этанола для мезопористого SnO ₂ датчики прокалены при разных температурах. Он показывает, что оптимальная концентрация этанола составляет 200 частей на миллион для мезопористого SnO ₂ . прокаливается при разных температурах. Мезопористый SnO ₂ прокаленный при 400 ° C показывает самый высокий отклик, а его отклик на 200 ppm этанола достигает 41,6, что намного выше, чем отклик, прокаленный при 350 и 450 ° C. На рис. 6c показаны кривые «отклик-восстановление» мезопористого SnO ₂ . датчики этанола, которые тестируются в одинаковых условиях (рабочая температура 200 ° C) для сравнения. Выяснилось, что скорость отклика SnO ₂ Датчик -400 ° C выше, чем SnO ₂ -350 ° C и SnO ₂ -450 ° С. Время отклика и восстановления SnO ₂ -400 ° C датчик составил 31 и 2 с соответственно. При увеличении концентрации этанола с 10 до 200 частей на миллион кривые газочувствительных свойств показывают тенденцию к увеличению, и максимальный отклик составил 41,6 при 200 частях на миллион. Однако, когда концентрация этанола непрерывно увеличивается до 400 ppm, их чувствительность снижается и показывает выравнивание с 400 до 2000 ppm, потому что чувствительность датчиков была насыщена. Более того, ответы SnO ₂ -350 ° C и SnO ₂ -450 ° C демонстрируют аналогичную изменяющуюся тенденцию, но реакции намного ниже, чем у SnO ₂ -400 ° С. Селективность - еще один важный параметр для оценки чувствительной способности газового сенсора [51, 52]. На рисунке 6d показана гистограмма мезопористого SnO ₂ . сенсоры с различными температурами прокаливания до 200 ppm этанола, метаналя, метанола и ацетона при рабочей температуре 200 ° C. Как показано на рис. 6d, датчики показывают самый высокий отклик на этанол по сравнению с другими целевыми газами. Кроме того, датчики менее чувствительны к ацетону. Между тем, ответ мезопористого SnO ₂ кальцинированный при 350, 400 и 450 ° C до 200 частей на миллион этанола составляет 9,3, 41,6 и 30,5 соответственно. Также можно заметить, что ответы SnO ₂ От -350 ° C сенсора до 200 ppm этанола, метаналя, ацетона и метанола меньше 10 при 200 ° C. Эти результаты демонстрируют, что свежеприготовленный мезопористый SnO ₂ датчики могут выборочно обнаруживать пары этанола вместе с другими газами и обладают хорошими характеристиками в отношении рабочей температуры и времени отклика / восстановления.

Относительная влажность (RH) влияет на газовый отклик газовых датчиков на основе оксидов металлов. Следовательно, влияние RH на этот мезопористый SnO ₂ сенсор был исследован, и отклики на 200 ppm этанола при различной относительной влажности показаны на рис. 7a. Ясно, что ответы уменьшались по мере увеличения относительной влажности по сравнению с сухими условиями. При относительной влажности 97% отклик был около 17,2, 30,3 и 5,1 для датчиков SnO ₂ -450 ° С, SnO ₂ -400 ° С и SnO ₂ -350 ° C, что было выше значений, обнаруженных при относительной влажности 43 и 75%. Более того, SnO ₂ -400 ° C менее подвержен влиянию влажности, что свидетельствует о более низком снижении реакции на этанол. Долговременная стабильность SnO ₂ Сенсор -400 ° C тестировали в течение 10 дней при 200 ppm этанола при рабочей температуре 200 ° C, как показано на рис. 7b. Показано, что ответ менялся каждый день, но максимальные отклонения ответов на этанол не превышают 10%. Понятно, что сенсор на основе мезопористого SnO ₂ -400 ° C имеет отличную долгосрочную стабильность, что может быть использовано в качестве многообещающего кандидата для практических приложений обнаружения газов.

а Ответ мезопористого SnO ₂ датчики до 200 ppm этанола в зависимости от относительной влажности при 200 ° C. б Долгосрочная стабильность SnO ₂ Датчик от -400 ° C до 200 ppm этанола при 200 ° C

На основе результатов газоочувствительных свойств мезопористого SnO ₂ сенсоров с разной температурой прокаливания, было обнаружено, что мезопористый SnO ₂ Датчик -400 ° C обладает наилучшими комплексными характеристиками, что можно объяснить большой площадью поверхности и объемом пор, образованных в результате процесса самосборки. Он показывает небольшое снижение текстурных и газоочувствительных свойств при повышении температуры прокаливания от 400 до 450 ° C, что указывает на то, что мезопористый SnO ₂ обладает хорошей химической стабильностью и термической стабильностью. Кроме того, уменьшение происходит из-за небольшого схлопывания мезоструктуры. Мезопористый SnO ₂ Датчик -350 ° C имеет наихудшие общие характеристики, что связано с закупоркой канала остаточным органическим шаблоном. Когда температура прокаливания поднялась до 400 ° C, органический шаблон был полностью удален и может образовать взаимосвязанные поровые каналы для дальнейшего повышения газоочувствительности.

Некоторые результаты определения этанола SnO ₂ материалы из литературы сведены в Таблицу 2. Наш мезопористый SnO ₂ наночастицы показали лучшую чувствительность к этанолу. SnO ₂ -400 ° C показывает отличный отклик 41,6 при 200 ° C для 200 ppm газообразного этанола. Результаты показывают, что синтезированный мезопористый SnO ₂ является многообещающим газоочувствительным материалом для обнаружения этанола.

Согласно приведенным выше результатам, мы предложили механизм улучшенных газоочувствительных свойств на рис. 8. Как правило, узкий проводящий канал в SnO ₂ нанокристаллы и высокий потенциальный барьер между SnO ₂ нанокристаллы заставляют датчик газа показывать высокое значение сопротивления. Между тем, накопление SnO ₂ наночастицы препятствуют эффективной диффузии газов, что приводит к ухудшению газочувствительных свойств. Следовательно, улучшение структуры пор и увеличение удельной поверхности являются эффективными способами повышения чувствительности датчика. В микромасштабе, когда газовый датчик находился на воздухе, кислородные частицы ионосорбировались на SnO ₂ поверхность (O ₂ ^- , O ^- или O ²⁻ ) [18, 53] путем захвата электронов из зоны проводимости и создания обедненного слоя вблизи поверхности частицы. В сухом воздухе O ^- является преобладающей формой ионосорбированного кислорода [27, 54]; следовательно, реакция между O ^- частицы, ионосорбированные на мезопористом SnO ₂ наночастиц и этанола. В результате электроны возвращаются в зону проводимости SnO ₂ и O ^- виды превращаются в воду и углекислый газ. Это приводит к уменьшению обедненного слоя вместе с уменьшением сопротивления. Следовательно, в экспериментах мезопористый SnO ₂ с высокой удельной площадью поверхности может обеспечивать больше активных центров и генерировать больше хемосорбированных кислородных специй на поверхности, что увеличивает обедненный слой SnO ₂ . Кроме того, пористая структура и наноразмеры SnO ₂ частицы обеспечивают эффективную диффузию кислорода и тестового газа (этанола) к активным участкам, что заставляет датчик проявлять более высокую реакцию на целевой газ (этанол).

Схематическое изображение механизма определения этанола мезопористого SnO ₂

Выводы

Таким образом, SnO ₂ с мезопористыми наноструктурами были успешно изготовлены с помощью метода самосборки, вызванного испарением, с использованием триблок-сополимера P123 в качестве темплата и пентагидрата хлорида олова (IV) в качестве прекурсора металла и прокалены при различных температурах. Результаты показали, что мезопористый SnO ₂ обладают хорошей химической и термической стабильностью. В газовых исследованиях мезопористый SnO ₂ обладает улучшенными газоочувствительными свойствами, такими как быстрое время отклика / восстановления, высокая чувствительность и хорошая селективность определения этанола. Мезопористый SnO ₂ прокаленный при 400 ° C показывает самый высокий отклик, а его отклик на 200 ppm этанола достигает 41,6. Это может быть связано с их высокой удельной поверхностью и структурой взаимосвязанных пор, которые могут обеспечивать больше активных центров и генерировать больше хемосорбированных кислородных специй, способствующих диффузии молекул этанола и их адсорбции на поверхности SnO ₂ . Мы полагаем, что мезопористый SnO ₂ может иметь отличное приложение для обнаружения загрязнений, медицинской диагностики и промышленной безопасности.

Сокращения

СТАВКА:

Брунауэр-Эммет-Теллер

BJH:

Барретт-Джойнер-Халенда

d _поры :

Средний диаметр пор

EISA:

Самосборка, вызванная испарением

JCPDS:

Стандарты порошковой дифракции Объединенного комитета

P123:

(EO) ₂₀ (PO) ₇₀ (EO) ₂₀

PL:

Фотолюминесценция

S _СТАВКА :

Удельная поверхность

SnO ₂ :

Оксид олова

ТЕМ:

Просвечивающая электронная микроскопия

V _поры :

Общий объем пор

XRD:

Рентгеновская дифракция