DOI:10.1016/j.jallcom.2020.154999
基于氣敏材料的過渡金屬氧化物的感測性能不足，限制了其實際應用。無機-有機雜化納米材料是目前最先進的高靈敏度氣體傳感器材料。本文將六氟異丙醇（HFIP）接枝到三氧化鎢（WO3）中空納米纖維（HNFs）上，用于檢測氫鍵作用下的甲基膦酸二甲酯（DMMP，sarin試劑模擬物）。此外，還采用還原氧化石墨烯（rGO）納米片作為基底層，以避免晶界中毒和提高電荷遷移率。另外，還研究了傳感材料的紫外光活化。與WO3 HNFs和雙層rGO/WO3相比，雙層rGO/WO3-HFIP對DMMP表現出較高的快速響應。所有傳感器在紫外光照射下的傳感性能均得到改善，這也說明紫外光對其傳感性能的激活作用。雙層rGO/WO3-HFIP在150℃、10 ppm DMMP下表現出較高的響應（17.6），并且在相對濕度（80RH%）下保持90%的響應。此外，DMMP的檢測限低至0.1 ppm，這表明HFIP可以作為DMMP分子的提示。這項工作提供了一種用于DMMP檢測的雙層rGO/WO3-HFIP傳感材料的有效合成方法。
圖1.（a和b）空白傳感器基板的正面和背面的示意圖。（c和d）不同放大倍率下涂覆有WO3 HNFs層的傳感器基板的SEM圖像。（e和f）不同放大倍率下（用作傳感器2和3）以rGO涂層作為基礎層的傳感器基板的SEM圖像。（g和h）不同放大倍率下，雙層rGO和WO3 HNFs涂覆的傳感器基板的SEM圖像。（i和j）不同放大率下，雙層rGO和WO3-HFIP HNFs涂覆的傳感器基板的SEM圖像。
圖2.（a和b）不同放大倍率的WO3 HNFs的SEM和TEM圖像。（b1和b2）分別是WO3 HNFs的HRTEM圖像和SAED模式。（c-d2）分別用HFIP有機基團官能化后的WO3 HNFs的SEM、TEM和HRTEM圖像。（e1-5）WO3-HFIP的EDX元素映射圖，分別顯示元素W、O、Si、N和F。
圖3.（a）WO3和WO3-HFIP HNFs的XRD圖譜。（b）WO3、WO3-COOH和WO3-HFIP HNFs的FTIR光譜。（c）WO3和WO3-HFIP HNFs的XPS全掃描光譜。（c1）樣品WO3和WO3-HFIP HNFs的W 4f的高分辨率XPS光譜。（補充數據中提供了C 1s、O 1s、N 1s和Si 2p的高分辨率XPS光譜）。
圖4.（a）在紫外光照射之前和之后（通過氣體測試設備進行），從空氣環境中的傳感器基線收集具有各種傳感材料的傳感器的電阻-電壓特性。（b）WO3和WO3-HFIP分散在作為基材的BaSO4粉末上的紫外/可見光漫射吸收光譜，插圖為WO3 HNFs和功能化WO3-HFIP HNFs的（αhv）2與（hv）圖。
圖5.（a）DMMP濃度為10 ppm時的響應測試溫度關系。（b）傳感器在150℃下對10 ppm各種氣體的響應。（c）在150℃下測試紫外光前后，傳感器對0.1-10 ppm范圍內的不同DMMP濃度的響應（d）在0.1-10 ppm范圍內的不同DMMP濃度下，計算出的rGO/WO3-HFIP傳感器在紫外光照射之前和之后相應的響應恢復時間（圖5c）。
圖6.（a）所有傳感器在150℃、紫外光下對10 ppm DMMP的六種循環響應曲線。（b）長期穩定性測試樣品在紫外光照射之前和之后在150℃下對10 ppm DMMP的響應。
圖7.（a）在紫外光照射之前和之后，傳感器在不同的相對濕度（RH%）值下的響應。（b）在紫外光照射之前和之后，rGO/WO3-HFIP的響應恢復時間與RH%的關系。（c）放在玻璃基板上的純WO3 HNFs和WO3-HFIP的水接觸角。（d）紫外光下WO3-HFIP傳感材料的DMMP傳感機制的示意圖。
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