Tuning the sensing responses towards room-temperature hypersensitive methanol gas sensor using exfoliated graphene-enhanced ZnO quantum dot nanostructures

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作者
Ji Young Park,Yeonsu Kwak,Hyo‐Ryoung Lim,Si-Woo Park,Min Seob Lim,Hong‐Baek Cho,Nosang V. Myung,Yong‐Ho Choa
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:438: 129412-129412 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2022.129412
摘要

A suitable and non-invasive methanol sensor workable in ambient temperature conditions with a high response has gained wide interest to prevent detrimental consequences for industrial workers from its low-level intoxication. In this work, we present a tunable and highly responsive ppb-level methanol gas sensor device working at room temperature via a bottom-up synthetic approach using exfoliated graphene sheet (EGs) and ZnO quantum dots (QDs) on an aluminum anodic oxide (AAO) template. It is verified that EGs-supported AAO with a vertical electrode configuration enabled high and fast-responsive methanol sensing. Moreover, the hydroxyl and carboxyl groups of the high surface area EGs and ZnO QDs with a 3.37 eV bandgap efficiently absorbing UV light led to 56 times high response due to the enhanced polarization on the sensor surface compared to non-UV-radiated EGs/AAO at 800 ppb of methanol. The optimal resonance frequency of methanol is determined to be 100 kHz, which could detect methanol with high response of 2.65% at 100 ppm. The limit of detection (LOD) concentration is obtained at 2 ppb level. This study demonstrates the potential of UV-assisted ZnO, EGs, and AAO-based capacitance sensor material for rapidly detecting hazardous gaseous light organic molecules at ambient conditions, and the overall approach can be easily expanded to a novel non-invasive monitoring strategy for light and hazardous volatile organic exposures.

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