含氯层状双氢氧化物用作室温气体传感器的现象学研究

A phenomenological investigation on Chlorine intercalated Layered Double Hydroxides used as room temperature gas sensors

含氯层状双氢氧化物用作室温气体传感器的现象学研究

文献来源:期刊：Journal of Alloys and Compounds

作者：D. Polese等

通讯作者：D. Polese*

机构：微电子和微系统研究所-国家研究理事会，罗马，意大利；罗马大学工业工程系，罗马，意大利.

摘要

层状双氢氧化物是一类具有较大表面积/体积比的纳米材料，能够与大量不同的化合物发生强相互作用。层状双氢氧化物材料也相对容易通过不同的合成方法在多种基质上实现。尽管这些材料的特性使其成为很有前途的气体传感器，但对层状双氢氧根气体传感性能的研究还不够深入。为此，作者采用水热法在交错指状阵列上生长了插有氯的锌/铝层双氢氧根层，实现了电阻式气体传感器。利用扫描电子显微镜、x射线衍射和能量色散x射线能谱对该敏感层进行了表征，并在室温下对5种常见挥发性化合物(CO, CO2, NO, NO2, CH4)在6种不同浓度下的敏感特性进行了研究。结果表明，层状双氢氧根作为一种对大量挥发性化合物的低温传感工具具有很好的性能。

材料的合成

为了制备Zn/Al-LDHs生长的基质，每个IDA分别在丙酮、异丙醇和去离子水中逐步清洗5分钟，最后在氮助流剂中干燥。然后，在IDA上沉积了一层200 nm厚的Al，用直流磁控溅射触发了LDH的以下生长机制。采用氯化锌和六亚甲基四胺比例为1:1的溶液进行水热生长，用六亚甲基四胺作为pH调节剂，在生长温度下通过水解和氨的释放来控制溶液的碱度。

结果与讨论

通过SEM、XRD等表征手段证实了材料的成功制备。

为了评估LDH传感器的选择性和灵敏度，几个样品暴露在5种挥发性化合物(即CO, CO2, NO, NO2和CH 4)的6种浓度下。测量出CH 4的完整浓度序列的传感器电阻(以其为例)。即使出现轻微的线性漂移，这也不会使测量无效。表明材料有较好的气敏性能。

结论

综上所述，作者采用氯插层LDHs的传感特性已经被证明。制备了几种基于该材料的电阻传感器，通过SEM、XRD和EDS分析对其进行了表征，并成功地在控制湿度下对5种挥发性化合物(CO, CO2, NO, NO2和CH4)进行了检测。

在这些条件下，传感器显示了区分几种浓度的能力，具有非常好的短期稳定性。这种材料在气体传感器的应用中显得非常有趣，因为它能够在室温下检测各种污染物挥发性化合物，而不需要加热元件。

转自：“科研一席话”微信公众号

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