DOI:10.3390/s20247333
可變的空氣濕度會影響半導體金屬氧化物的特性，這使得用電阻式氣體傳感器測定環境空氣中CO含量的可靠性和可重復性變得相對復雜。在這項工作中，研究者測定了電紡ZnO和ZnO/Pd納米纖維在干燥和潮濕空氣中檢測CO的傳感特性，并研究了其傳感機理。利用X射線熒光光譜、XRD、高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）、高角環形暗場掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）、X射線熒光光譜（XRD）、高分辨透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）、能量色散X射線（EDX）圖、XPS和FTIR光譜等輔助技術對樣品的微觀結構、鈀含量、氧化狀態、表面基團的類型和濃度進行了表征。在100-450℃下的干燥（RH25=0％）和潮濕（RH25=60％）空氣中，研究了ZnO和ZnO/Pd納米纖維對5-15ppm CO的傳感器特性。結果表明，在潮濕條件下，ZnO完全失去了對CO的靈敏度，而ZnO/Pd則保留了較高的傳感器響應。原位漫反射紅外傅里葉變換光譜（DRIFTS）結果表明，ZnO/Pd納米纖維在干燥和潮濕空氣中的高傳感器響應可歸因于電子敏化效應，不受濕度變化的影響。
圖1.ZnO和ZnO/Pd納米纖維的X射線衍射圖。虛線對應于ZnO的反射位置（ICDD 36-1451）。
圖2.ZnO（a）和ZnO/Pd（b）納米纖維的SEM圖像。
圖3.ZnO/Pd樣品在不同放大倍數下的高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）圖像和STEM能譜X射線（EDX）圖。在HAADF-STEM圖像上，用箭頭指示Pd納米顆粒。
圖4.（a）ZnO/Pd納米纖維的Pd3d XP光譜。（b）ZnO和ZnO/Pd納米纖維的O1s XP光譜。
圖5.ZnO和ZnO/Pd納米纖維的FTIR透射光譜。
圖6.ZnO和ZnO/Pd納米纖維在干燥（RH25=0％）和潮濕（RH25=60％）中對5ppm CO的瞬態傳感器響應（a）和傳感器信號的溫度依賴性（b）。
圖7.在干燥（RH25=0％）和潮濕（RH25=60％）條件下，ZnO和ZnO/Pd納米纖維在T=450℃和T=300℃下檢測CO的瞬態傳感器響應（a）和校準曲線（b）。
圖8.ZnO和ZnO/Pd納米纖維在潮濕空氣中（a），當干燥空氣（RH25=0％）中存在500ppm CO時（b），當潮濕空氣（RH25=60％）中存在500ppm CO時（c）的漫反射紅外傅里葉變換光譜（DRIFTS）。
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