基于共结晶的空间自约束方法合成用于气体传感的多孔金属氧化物纳米片

文章标题

Cocrystallization Enabled Spatial Self-Confinement Approach to Synthesize Crystalline Porous Metal Oxide Nanosheets for Gas Sensing

作者信息

Xuanyu Yang, Yatong Shi, Kefeng Xie, Shaoming Fang, Yonghui Zhang,* and Yonghui Deng*

* College of Materials and Chemical Engineering, Collaborative Innovation Center of Environmental Pollution Control and Ecological Restoration, Zhengzhou University of Light Industry Zhengzhou, 450002 (P. R. China)

文章信息

期刊：Angewandte Chemie International Edition

日期：2022-07-16

IF: 16.6

DOI: 10.1002/anie.202207816

主要内容

晶体金属氧化物纳米片由于具有较大的表面体积比和量子约束效应而表现出优异的催化性能。本文报告了一种共结晶诱导的空间自约束方法来合成结晶多孔金属氧化物纳米片。以合成SnO2为例，通过KCl和SnCl2溶液的溶剂蒸发诱导KCl和K2SnCl6共结晶，包封的K2SnCl6复合材料可以原位转化为局限在KCl基质中的SnO2纳米片，经过水洗除去KCl，从而得到多孔SnO2纳米片。通过这种通用而高效的绿色路线，可以获得一系列金属氧化物纳米片。特别是，具有改善表面O-物质和丰富氧空位的多孔CeO2/SnO2纳米片表现出来了对3-羟基- 2-丁酮具有优异的气敏性能。

结果与讨论

通过共结晶诱导空间自约束法制备二维多孔SnO2纳米片。步骤1：溶剂蒸发过程中KCl和K2SnCl6在乙醇溶液中共结晶。步骤：热处理KCl-K2SnCl6复合材料，使K2SnCl6原位转化为SnO2。步骤3：水洗除KCl后形成2D独立多孔SnO2纳米片。

二维多孔SnO2纳米片的结构表征。a为TEM图像，b为HRTEM图像，c为拉曼光谱，d为SEM图像，e为SEM图像和相应的EDS元素映射，Sn(绿色)，O(黄色)，f则为二维多孔SnO2纳米片的AFM图像，插图则为沿虚线的高度剖面图。

图a为气体传感器装置示意图。b图为暴露于50ppm的3H-2B时，CeO2/SnO2纳米片传感器的温度响应曲线。c图为暴露于不同浓度(0.5 ~ 50 ~ 0.5 ppm)的3H-2B下，CeO2/SnO2纳米片传感器的动态电阻特性。d图为 CeO2/SnO2纳米片的浓度-响应曲线，插图为线性拟合曲线。图e为CeO2/SnO2纳米片传感器对不同浓度50 ppm目标气体的选择性。图f为CeO2/SnO2纳米片对10 ppm 3H-2B的动态电阻响应-恢复曲线。

图a为CeO2/SnO2纳米片中电荷密度差异的侧视图。红色和蓝色区域分别代表电子积累和消耗。Sn、Ce和O原子分别用灰色、白色和红色标记图片。图b为多孔CeO2/SnO2纳米片对3H-2B的表面感应反应示意图及感应机理的能带图。

转自：“科研一席话”微信公众号

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