DOI：10.1016/j.snb.2019.127638
氧化鈰(CeO2)在Ce3+和Ce4+離子之間通過其獨特的氧化還原反應來儲存氧的能力，將在氣體檢測中起到至關重要的作用。因此，為了提高甲醇的響應，建議通過鈀元素（Pd）摻雜來調節Ce3+和Ce4+離子的比例。采用低成本的靜電紡絲法成功制備了原始和摻雜Pd的CeO2納米纖維。TEM結果證實了Pd成功地摻雜到具有均勻形貌的CeO2材料中。XPS結果表明，摻雜鈀以鈀氧化物（PdO）的形式存在，鈀摻雜會影響Ce3+/Ce4+的摩爾比，從而影響CeO2納米纖維的氣敏性能。傳感結果表明，3%Pd-CeO2傳感器在200℃對100ppm甲醇的響應最高，約為純CeO2傳感器的4倍。值得注意的是，3%Pd-CeO2傳感器可以檢測到低濃度至5ppm的 CH3OH，明顯響應為1.92。增強的甲醇傳感性能可歸因于Pd摻雜誘導的Ce3+/Ce4+比值與PdO/CeO2 p-n異質結之間的協同效應。這些結果表明，適當的Pd摻雜CeO2是一種潛在的用于監測甲醇氣體的氣敏材料。
圖1.（a）純CeO2和Pd-CeO2樣品的XRD圖譜；（b）（a）中的部分放大的X射線衍射圖；（c）純CeO2和Pd-CeO2樣品的拉曼光譜；（d）（c）中的部分放大的拉曼光譜。
圖2.（a）純CeO2、（b）1%Pd-CeO2、（c）2%Pd-CeO2、（d）3%Pd-CeO2和（e）5%Pd-CeO2樣品的SEM圖；（f）純和Pd-CeO2樣品的平均直徑分析。
圖3.（a）純CeO2、（b）1%Pd-CeO2、（c）2%Pd-CeO2、（d）3%Pd-CeO2和（e）5%Pd-CeO2的TEM圖像樣品；（f）3%Pd-CeO2樣品的EDX光譜（d）及其相應的HRTEM圖像（g）和（h）；（i）3%Pd-CeO2樣品的HAADF-STEM圖像，以及Ce、Pd和O的元素映射圖像。
圖4.3%Pd-CeO2樣品的XPS光譜：全掃描光譜（a）；Pd（b）、O（c）和Ce（d）的精細光譜； Ce3+離子的百分比與鈀摻雜量（e）之間的關系。
圖5.（a）在175-275℃的溫度范圍內測試的純CeO2和Pd-CeO2傳感器對100ppm甲醇的響應；（b）CeO2傳感器在200℃的響應與Pd摻雜含量之間的關系；（c）在5ppm至2000ppm的不同濃度下,純CeO2和Pd-CeO2傳感器在200℃的甲醇響應；（d）在5ppm至50ppm的不同濃度下，測定的純CeO2和Pd-CeO2傳感器在200℃的甲醇響應。
圖6.（a）在不同的相對濕度下，所有傳感器在200℃的基線電阻與Pd含量的關系；（b）在不同的相對濕度下，所有傳感器在200℃相對于Pd含量對50 ppm甲醇的響應。
圖7.（a）純CeO2和Pd摻雜CeO2傳感器在200℃對不同CH3OH氣體濃度（5-2000ppm）的動態響應恢復曲線；（b）純CeO2和Pd摻雜CeO2傳感器在200℃對100ppm甲醇的動態響應恢復曲線；（c）純CeO2和Pd摻雜CeO2傳感器在200℃對100ppm甲醇的響應/恢復時間；（d）在100ppm下，純CeO2和3%Pd-CeO2傳感器在200℃對H2、CO、CH3OH、C6H6、NH3和C2H5OH的選擇性；（e）3%Pd-CeO2傳感器在200℃對100ppm甲醇的重復性試驗；（f）3%Pd-CeO2傳感器在200℃對100 ppm甲醇的穩定性測試。
圖8.（a）Pd-CeO2傳感器暴露于空氣和甲醇氣體的示意圖；（b）空氣和甲醇中純CeO2和Pd-CeO2傳感器的電阻變化；（c）n型CeO2/p型PdO異質結的能帶圖。
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