湖州師范學院范祥祥RSC Adv.：靜電紡絲In2O3-NiO一維異質納米纖維對丙酮的傳感特性

DOI: 10.1039/d1ra00114k

在本研究中，采用靜電紡絲法制備了純NiO納米纖維和In2O3-NiO一維異質納米纖維，并研究了其對丙酮的氣敏特性。材料表征證明，異質納米纖維由In2O3和NiO組成，對丙酮的敏感性增強。在最佳工作溫度下，In2O3-NiO納米纖維對50ppm丙酮的響應比純NiO納米纖維高10倍以上。異質納米纖維的最低檢出限達到10ppb，而純NiO納米纖維僅為100ppb。在丙酮和比較氣體（甲醇，乙醇，三乙胺，乙酸乙酯和苯）中，異質納米纖維對丙酮的響應最高。此外，異質納米纖維表現出更高的響應恢復率和良好的長期穩定性。上述結果表明，In2O3-NiO一維異質納米纖維在低濃度丙酮檢測方面具有很大的潛力。結合材料特性，詳細討論了In2O3-NiO異質納米纖維傳感特性增強的機理。

圖1.（a）陶瓷管和Ni-Cr合金加熱器，（b）傳感器和（c）氣敏測試系統的照片。

圖2.燒結后（a）N0，（b）N1和（c）N2樣品的SEM圖像。（d）N0、N1和N2樣品的XRD圖譜。

圖3.（a和b）燒結后N1樣品的TEM圖像。（c）In2O3-NiO納米纖維的EDS圖譜。（d）N0、N1和N2樣品的N2吸附-解吸等溫線和BET孔徑分布曲線。

圖4.（a）N0、N1和N2樣品的XPS全掃描光譜，以及（d和g）N0，（b，e和h）N1和（c，f和i）N2樣品的高分辨率光譜。

圖5.（a）在不同溫度下，N0、N1和N2樣品對50ppm丙酮的響應。（b）大氣環境中N0、N1和N2樣品的I-V曲線，（c）N0、N1和N2樣品對不同濃度丙酮的響應，以及（d）N1和N2樣品對10ppb丙酮的響應。（N2：260℃；N1：260℃；N0：220℃）。

圖6.（a）N0和N1樣品對50ppm丙酮的響應曲線，（b）N0和N1樣品對50ppm不同氣體的響應，以及（c和d）N1樣品對50ppm丙酮的循環氣敏測試（N1：260℃；N0：220℃）。

圖7.（a）NiO和In2O3以及（b）In2O3-NiO在空氣中的能帶結構。