Appl. Nanosci.：電紡Co3O4納米顆粒及其甲醇檢測性能

DOI: 10.1007/s13204-020-01623-4

以PVA（聚乙烯醇）和六水氯化鈷（II）（CoCl2·6H2O）為前驅體溶液，采用靜電紡絲制備了PVA/Co3O4無珠納米纖維。通過X射線衍射（XRD）研究分析了Co3O4納米顆粒的結構，證明了其結晶性。使用場發射掃描電子顯微鏡（FESEM）表征進行了形態學研究，結果表明電紡納米纖維邊緣光滑且沿基材隨機分布。對PVA/Co3O4納米纖維進行煅燒，得到一維納米顆粒。為了檢測肺部疾病的生物標志物，對Co3O4納米顆粒進行了氣相傳感研究。在從室溫至350℃的不同溫度下分析了傳感特性，觀察到Co3O4納米顆粒在350℃下對甲醇表現出更好的響應。在350℃的工作溫度下，研究了Co3O4納米顆粒對21-2094ppm甲醇的傳感性能。結果表明，Co3O4納米顆粒對甲醇蒸氣具有良好的傳感特性，響應速度快，恢復時間短，有助于通過呼出的氣體檢測肺部疾病。

圖1.a）20mL PVA/氯化鈷前體溶液。b-d）初紡PVA/Co3O4納米纖維。e）真空退火的PVA/Co3O4納米纖維。f）煅燒的Co3O4納米顆粒

圖2.a）初紡PVA/Co3O4納米纖維的FESEM圖像。b）初紡PVA/Co3O4納米纖維的直徑分布。c）85℃真空退火的PVA/Co3O4納米纖維的FESEM圖像。d）85℃真空退火的PVA/Co3O4納米纖維的直徑分布。e，g）450℃煅燒的Co3O4納米顆粒的FESEM圖像。f）在纖維結構中450℃煅燒的Co3O4納米顆粒的直徑分布。h）450℃煅燒的Co3O4納米顆粒的直徑分布

圖3.Co3O4納米顆粒在450℃下煅燒6和24h的XRD圖譜

圖4.a-e）Co3O4納米顆粒在450℃下煅燒24h后的HRTEM圖像（從低到高放大倍率），f）樣品的SAED圖

圖5.在450℃下煅燒的Co3O4納米顆粒的XPS光譜。b）具有Co 2p3/2和Co 2p1/2自旋軌道分量的Co（2p）核心光譜。d-e）O1s和去卷積氧峰。f）C1s碳峰

圖6.在450℃下煅燒的Co3O4納米顆粒的FTIR光譜

圖7.用于觀察Co3O4納米顆粒電壓響應的分壓器電路

圖8.Co3O4納米顆粒在空氣、甲醇、甲醛、乙酸乙酯、二甲苯和丙酮中的氣敏響應

圖9.Co3O4納米顆粒對4至2094ppm不同濃度的丙酮蒸氣的瞬態響應

圖10.Co3O4納米顆粒對4至2094ppm的甲醇蒸氣濃度的瞬態圖的飽和響應變化

圖11.Co3O4納米顆粒在350℃下對不同甲醇濃度的響應和恢復時間

圖12.在350℃下的四個循環中Co3O4納米顆粒對1256ppm甲醇的傳感響應

圖13.Co3O4納米顆粒及其所有可能排列的示意圖。a）Co3O4納米顆粒緊密接觸，b）Co3O4納米顆粒點接觸，c）相鄰Co3O4納米顆粒之間形成小頸，d）相鄰Co3O4納米顆粒之間形成大頸

圖14.Co3O4納米顆粒與甲醇蒸氣相互作用的能帶圖