Mater. Chem. Phys.：金摻雜氧化錫納米纖維對H2S的氣敏特性及其在口臭診斷中的應用

DOI:10.1016/j.matchemphys.2020.124038

通過多功能靜電紡絲技術，隨后在600℃下煅燒2h，成功合成了一維原始和金摻雜氧化錫（SnO2）納米纖維。通過X射線衍射（XRD）、配備能量色散X射線光譜儀（EDAX）的掃描電子顯微鏡（FE-SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）和紫外可見分光光度計對合成的納米纖維進行了表征。傳感器的響應很大程度上取決于工作溫度和添加劑的用量。在370℃下，3wt％Au摻雜SnO2樣品呈現出最佳性能。所構建的傳感裝置對硫化氫（H2S）、丙酮、氨、乙醇和丙醇等還原性氣體普遍存在響應，H2S的最低檢測濃度為1ppm，對其他氣體為10ppm。因此，該裝置可用于選擇性檢測H2S，避免了濃度低于10ppm的其他還原性氣體的交聯響應問題。計算出H2S的理論檢測限為550ppb。因此，該裝置可用于診斷口臭，因為口臭患者呼出氣中的H2S濃度水平在80ppb-2ppm范圍內。

圖1.（a）氣體傳感檢測系統的示意圖，（b）采用噴涂法由原始和Au摻雜納米纖維/乙醇溶液制備裝置，（c）IDE電極的示意圖

圖2.原始SnO2納米纖維（a）初紡和（b）在600℃下退火2h后，（c）3wt％Au摻雜SnO2納米纖維在600℃退火2h后的FESEM圖像。（d）（c）的放大圖像

圖3.（a）3wt％Au摻雜SnO2樣品的元素圖和（b）EDAX光譜

圖4.原始和Au摻雜SnO2（1和3wt％）樣品的XRD圖譜

圖5.（a）3wt％Au摻雜SnO2樣品的TEM圖像，（b）HRTEM圖像和（c）SAED圖譜

圖6.（a）原始和Au摻雜SnO2樣品的反射光譜，（b）Tauc圖（插圖：原始和5wt％Au摻雜SnO2樣品帶隙來自相應的Tauc圖）

圖7.在200℃下測量的原始和Au摻雜SnO2樣品的IV特性

圖8.原始和Au摻雜SnO2傳感器在200℃下對各種氣體的響應比較

圖9.在不同溫度下3wt％Au摻雜SnO2傳感器對100ppm H2S的響應比較

圖10.對100ppm H2S的（a）響應時間和（b）恢復時間隨溫度的變化

圖11.在370℃下，3wt％Au摻雜SnO2樣品對不同濃度（a）丙酮，（b）氨，（c）乙醇，（d）1-丙醇和（e，f）H2S的響應曲線

圖12.370℃下3wt％Au摻雜SnO2樣品對不同濃度H2S的響應變化

圖13.SnO2傳感器暴露于（a）空氣和（b）H2S以及Au摻雜SnO2傳感器暴露于（c）空氣和（d）H2S的能帶示意圖