Moisture-Resistant Gas Sensor Derived from ZIF-8/Layered Double Hydroxide/Ti3C2Tx Nanocomposites for Trace Isopropanol Detection

层状双氢氧化物 氢氧化物 纳米复合材料 检出限 材料科学 吸附 石墨烯 化学工程 堆积 三元运算 化学 纳米技术 工程类 有机化学 程序设计语言 色谱法 计算机科学
作者
Yuxiang Qin,Haiyang Gui,Yinan Bai,Xie Jing
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:5 (7): 9799-9809 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acsanm.2c01998
摘要

Layered double hydroxides (LDHs) are recently gaining scientific attention in the gas sensor field. However, the general layer-stacking of two-dimensional (2D) materials significantly limits the performance of LDHs-based gas sensors due to the resulting reduction of gas-active sites. To address the issue, we designed and successfully constructed a nanocomposite of ZIF-8/LDHs/Ti3C2Tx via a sequential induced growth of LDHs and ZIF-8 on the 2D Ti3C2Tx nanosheets. The achieved ZIF-8/LDHs/Ti3C2Tx nanocomposite exhibits the uniform coverage of hexagonal ZIF-8 particles on LDHs/Ti3C2Tx. In the nanocomposite, the ZIF-8 particles grown with Zn atoms in LDHs as the core sites form a tight ternary heterostructure with LDHs and Ti3C2Tx, and a two-dimensional electron gas (2DEG) region with high conductivity is generated during an isopropanol (IPA)-sensing process. Benefiting from the modification of ZIF-8 and the generation of 2DEG, the gas adsorption sites and effective conductive pathway are prominently increased, which is crucial for the improvement of gas-sensing performance. Resultantly, the as-fabricated ZIF-8/LDHs/Ti3C2Tx sensor can detect rarefied IPA at the sub-ppm level with a theoretical limit of detection of 9 ppb; it shows a response value of 61.82 toward 50 ppm IPA at room temperature (RT), which is about 27 times boost in contrast to LDHs/Ti3C2Tx. Notably, the ZIF-8/LDHs/Ti3C2Tx sensor still shows a significant response (5.12) toward 2.5 ppm IPA under high relative humidity (85 %RH) at RT. The gas-sensing mechanism was clarified from the heterostructure effect, adsorption energy calculation, and morphology promotion. Above all, this research provides a route to explore the application potential of LDHs-based nanocomposites in both atmospheric and breath IPA detection.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
简单的桃子完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
yangchang完成签到,获得积分10
1秒前
吴一完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
云墨琉年完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
3秒前
大方的契发布了新的文献求助10
4秒前
solitude发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
炒米粉完成签到,获得积分10
5秒前
yu发布了新的文献求助10
7秒前
123发布了新的文献求助10
7秒前
挺好0325发布了新的文献求助10
7秒前
ZZ完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
欣欣完成签到,获得积分10
8秒前
小陈完成签到 ,获得积分10
8秒前
易方完成签到,获得积分10
9秒前
wanci的应助被大方的契采纳,获得10
9秒前
11秒前
顺利的冬士完成签到,获得积分10
11秒前
彦凝毓完成签到,获得积分10
11秒前
hearts_j完成签到,获得积分10
11秒前
led完成签到,获得积分0
12秒前
小猪完成签到 ,获得积分10
12秒前
传统的松鼠完成签到 ,获得积分10
12秒前
路人发布了新的文献求助10
12秒前
阿司匹林完成签到,获得积分10
13秒前
在水一方的应助被诚心的洪纲采纳,获得10
14秒前
雷玉娇完成签到 ,获得积分10
14秒前
hearts_j发布了新的文献求助10
15秒前
乔治发布了新的文献求助10
16秒前
小郭发布了新的文献求助30
18秒前
19秒前
汉堡包的应助被竹林听风采纳,获得10
20秒前
22秒前
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
自動車の空力技術 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Issues in Task-Based Language Teaching 500
Geschichtliche Grundbegriffe (GGB), Band 5: Pro–Soz 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7789131
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9326907
关于积分的说明 20414821
捐赠科研通 7378295
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3322645
关于科研通互助平台的介绍 2470643
邀请新用户注册赠送积分活动 2339410