Pd包覆SnO2納米棒的低溫快速響應氫氣傳感器

DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.12.152

本文介紹了用靜電紡絲和磁控濺射法制備的Pd包覆SnO2納米纖維棒（NFRs）的結構。Pd首先作為催化劑沉積在獲得的納米纖維上，然后在生成SnO2的過程中完全分散，以提高氫氣響應。氣敏實驗表明，Pd在低溫（160℃）下增強了氫氣響應。當氫氣濃度為100ppm時，傳感器的檢測限（LOD）低至0.25ppm，響應時間短至4s，且Pd包覆SnO2具有良好的氫氣選擇性和重復性。該氣體傳感器適用于低溫環境中氫氣的檢測。這項工作為快速響應、低LOD的低溫氫氣傳感器提供了一種新方法。

圖1.實驗的工藝步驟。

圖2.（a）氣體傳感器示意圖。（b）氣體傳感器的電路圖。

圖3.（a-b）退火前的納米纖維的SEM，（c-d）退火后的純SnO2 納米纖維膜的SEM，（e-f）退火后Pd包覆SnO2 納米纖維膜的SEM，（g）Pd包覆SnO2 納米纖維膜的XRD和（h）EDS 俯視圖。

圖4.結構形成示意圖。

圖5.（a）在不同溫度下，純樣品與Pd包覆的樣品之間的比較。（b）Pd包覆的樣品在100ppm H2下的響應時間。（c）Pd包覆的樣品對不同濃度H2的響應。（d）（c）中不同濃度下的響應以及（e）H2濃度的響應與平方根之間的相關性。

圖6.（a）不同相對濕度下的氫氣響應和（b）響應波動。

圖7.（a）在最佳操作溫度下，分別在100ppm H2、C2H2、CH4和CO下的SnO2納米纖維膜和Pd包覆SnO2 納米纖維膜的選擇性響應。（b）在100ppm H2下重新測試Pd包覆SnO2 納米纖維膜。

圖8.Pd包覆SnO2 納米纖維膜傳感反應機理的示意圖。

圖9.（a）Pd、SnO2和肖特基勢壘（?Pd>?PdHx）之間接觸面的電阻變化示意圖。（b）在不同電壓和H2濃度下的電流響應。