氧化物/ZIF-8杂化纳米纤维纱：提高表面活性以实现卓越的化学电阻传感
发布时间：2024-05-23
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尽管氧化物半导体化学电阻作为功能强大的气体传感器具有广阔的应用前景，但其表面反应性较低，这限制了它们的选择性、灵敏度和反应动力学，特别是在室温(RT)操作下。研究人员认为，一种包括氧化物纳米结构和选择性气体过滤层钝化的杂化设计可以潜在地克服表面活性的问题。基于此，韩国科学技术院Il-Doo Kim，Jihan Kim报道了在超高密度纳米纤维纱线上引入了独特的双结构非均相层，即由共形纳米孔气体过滤器覆盖的纳米氧化物，并在超高密度纳米纤维纱线上沉积了氧化铟锡（ITO）以及随后的分子筛咪唑骨架(ZIF-8)纳米晶的自组装。1）由ZIF-8包覆的ITO薄膜制成的纳米纤维纱线具有较高的孔隙率、较大的比表面积和对干扰气体的有效屏蔽，在常温下具有较高的表面活性。2）这种杂化传感器表现出显著的传感性能，其特征是具有高的NO选择性、快速的响应/恢复动力学（提高60倍以上）和大的响应（提高12.8倍@1ppm），特别是在高湿度条件下。3）分子模拟显示，NO在O2上对ITO表面的穿透率增加，表明NO的氧化得到了可靠的阻止，而ZIF-8提供的二次吸附中心促进了NO在ITO上的吸附/脱附。所提出的概念是在纱线平台上引入双层氧化物/分子筛异质结构层，以确保在独立材料中提高表面活性和选择性分子传输。因此，该策略对改进传感器和催化剂的开发具有重要意义。Dong-Ha Kim, et al, Oxide/ZIF-8 Hybrid Nanofiber Yarns: Heightened Surface Activity for Exceptional Chemiresistive Sensing, Adv. Mater. 2022DOI: 10.1002/adma.202105869https://doi.org/10.1002/adma.202105869
