ACS Sustainable Chem. Eng.：构建具有八面体状颗粒原位生长的新型分层In2O3电纺纤维气体传感器
DOI:10.1021/acssuschemeng.0c00062
采用一步单喷丝头静电纺丝方法制备了含八面体状颗粒原位生长的可调谐In2O3分层结构一维电纺纤维，并通过精确调整煅烧时间参数获得各种典型的微观结构。气敏性能测试表明，分层In2O3传感器不仅在25℃下对50 ppm三乙胺（TEA）具有约11.2的良好气敏响应值，而且与当前工作中的其他In2O3微结构相比，该传感器在最佳工作温度（40℃）下具有最高响应值（对于50 ppm TEA则为87.8）。值得注意的是，基于In2O3分层结构的传感器具有良好的气体选择性和稳定性，可用于虾类的新鲜度监测，在化工和食品工业中具有实际应用价值。可触及的表面结构、多个反应位点和独特的电子传输的协同效应增强了其气敏性能。该研究为构建具有独特分层微观结构的多种无机氧化物气体传感器提供了一种有前途的方法，用于在近室温下有效检测TEA。
图1.SEM图像：（a，e）In2O3-1，（b，f）In2O3-2，（c，g）In2O3-3，（d，h）In2O3-4；In2O3-3的TEM和HRTEM（i-l）图像；In2O3-3的EDS映射（m-o）和EDS（p）。
图2.样品的XRD（a）和拉曼（b）模式。
图3.XPS数据：In2O3-1和In2O3-3的（a）全扫描光谱，（b）3d光谱，（c和d）O 1s光谱。
图4.（a）N2吸附-解吸等温线曲线；（b）不同In2O3样品的孔径分布曲线（插图：孔径的放大曲线）。
图5.In2O3传感器在20至100℃范围内对50 ppm TEA的温度特性（插图：In2O3-3样品的SEM图像）。
图6.（a）传感器在40℃下对50 ppm多种气体的响应以及三个独立测定响应的标准偏差（误差线）；（b）传感器在40℃下对不同浓度TEA的响应曲线；（c）传感器在40℃下对5-100 ppm TEA的log（s-1）vs log（c）图；（d）传感器在三个周期（50 ppm TEA，40℃）内的响应曲线。
图7.基于In2O3-3传感器的瞬态电阻曲线的响应和恢复时间（50 ppm TEA，40℃）。
图8.（a）传感器在14天内的长期稳定性；（b）在不同相对湿度下，In2O3-3传感器的响应和Ra值（50 ppm TEA，40℃）。
图9.（a）In2O3-3传感器在40℃（10 mL挥发物，200 g死虾，储存2、4、6、8和10 h）的响应曲线；（b）In2O3-3传感器在log（s-1）和log（c）之间的线性关系，以及与新鲜死虾照片相对应的插图
图10.基于In2O3分层结构的气敏增强机理：（a，d）空气和TEA中的吸附-解吸模型；（b，c，e，f）空气和TEA中的电子耗尽层模型；（g）{111}晶面、（h）{100}晶面和（i）{110}晶面原子模型；（j）电子传输路径。
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