Humidity-resistant ethanol gas sensors based on electrospun tungsten-doped cerium oxide hollow nanofibers

材料科学 湿度 氧化铈 兴奋剂 相对湿度 纳米纤维 静电纺丝 化学工程 掺杂剂 氧化物 纳米技术 复合材料 光电子学 聚合物 冶金 工程类 物理 热力学
作者
Xinge Wang,Xukun Wang,Wei Wei,Haiqing Jiang,Xijuan Li,Guo Liu,Zhiqi Zhu,Bingsheng Li,Yanbin Sheng,Jinyuan Zhou,Erqing Xie,Zhenxing Zhang
出处
期刊:Sensors and Actuators B-chemical [Elsevier]
卷期号:393: 134210-134210 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.snb.2023.134210
摘要

Serious interference of humidity limits the wide application of ethanol gas sensors. The transition metal tungsten (W) doped cerium dioxide (CeO2), possessing a hydrophobic nature and rich oxygen vacancies, will tackle the humidity issue. Herein, the pristine and W-doped CeO2 hollow nanofibers were successfully fabricated by electrospinning. Oxygen vacancy content increases first and then decreases with the doping tungsten, and the 1 mol% W-doped CeO2 sample presents the largest content. Further, the 1 mol% W-doped CeO2 sensor exhibits an excellent response of 10.2 to 100 ppm ethanol at 200° C, 3.5 times higher than the pure CeO2 sensor, good selectivity, repeatability, and long-term stability. In addition, the responses of the W-CeO2 sensors are almost humidity independent. The resistances in air and ethanol decrease gradually with the humidity increases, leading to the humidity-resistant response, mainly attributed to the hindered carrier migration by the type-I CeO2/WO3 heterojunction. These results indicate that the appropriate W-doped CeO2 is a potential humidity-resistant gas-sensing material for ethanol sensing.
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