DOI:10.1016/j.snb.2020.128819
在這項工作中，通過簡便的靜電紡絲和退火工藝成功地合成了源自金屬有機骨架（MOF）的Zn2+摻雜SnO2（ZZS）中空納米纖維（HNFs），以實現低濃度的HCHO監測。由于空心納米結構和優化的Zn2+均勻摻雜行為確保了平穩的電子轉移、豐富的化學吸附活性位點和氧空位，因此15wt％ZZS HNFs具有優異的氣體傳感性能，對100ppm HCHO的傳感響應值為25.7，響應/恢復時間（12/45s）快。與原始SnO2和其他ZZS HNFs相比，該納米纖維在快速響應/恢復時間（10/2s）內的HCHO檢測能力低至500ppb。此外，將15wt％ZZS HNFs組裝成實用的HCHO實時監測和預警智能檢測裝置時，仍然具有對HCHO的高靈敏度，這在未來智能室內空氣質量監測中具有廣闊的商業前景。
圖1.ZZS HNFs合成步驟示意圖。
圖2.（a）原始SnO2和不同ZZS HNFs樣品的SEM圖：（b）1wt％，（c）5wt％，（d）15wt％，（e）20wt％；（f）原始SnO2和含不同Zn2+摻雜量的各種ZZS HNFs纖維的平均直徑；（g）15wt％ZZS HNFs的TEM，（h）HRTEM和SAED圖譜（插圖），以及（i）元素映射。
圖3.（a）原始SnO2和含不同Zn2+摻雜量的ZZS HNFs的XRD圖譜全角度范圍和（b）（110）峰的放大XRD圖譜；（c）晶粒尺寸向Zn2+摻雜量的演變；（d）N2吸附-解吸等溫線，（e）原始SnO2和含不同Zn2+摻雜量的ZZS HNFs的孔徑分布和表面積。
圖4.（a）原始SnO2和含不同Zn2+摻雜量的ZZS HNFs的XPS全光譜，（b-h）高分辨率XPS光譜以及Sn 3d，Zn 2p和O 1s擬合數據，（i）紫外可見漫反射光譜。
圖5.（a）在不同工作溫度下，基于原始SnO2和含不同Zn2+摻雜量的ZZS HNFs的傳感器對100ppm HCHO的響應；（b）在不同工作溫度下，五種傳感器在空氣中的基本電阻；（c）五種傳感器在400℃下暴露于100ppm HCHO時的動態電阻曲線；（d）傳感器在400℃下對各種100ppm氣體的響應；（e）在400℃下，SnO2和15wt％ZZS HNFs傳感器對HCHO的響應比與其他氣體的響應比；（f）15wt％ZZS HNFs傳感器對包含10ppm HCHO和10ppm其他干擾氣體的混合氣體的辨別測試。
圖6.（a）基于原始SnO2和含不同Zn2+摻雜量的ZZS HNFs的傳感器在400℃下對100ppm HCHO的響應/恢復時間曲線；（b）對不同濃度HCHO的響應；（c）log（s）-log（c）的相應擬合線性曲線；（d）在不同相對濕度條件下，原始SnO2和含不同Zn2+摻雜量的ZZS HNFs對100ppm HCHO的響應；（e）基于原始SnO2和15wt％ZZS HNFs的傳感器用于檢測100ppm HCHO的六個動態響應恢復循環；（f）實驗室制備的智能甲醛檢測設備和（g）智能檢測設備檢測HCHO氣體的過程照片。
圖7.氣體傳感機理的示意圖。請注意，白色球體代表氧空位。
