Conductometric methane gas sensors based on ZnO/Pd@ZIF-8: Effect of dual filtering of ZIF-8 to increase the selectivity

甲烷 选择性 三元运算 扩散 化学 化学工程 材料科学 有机化学 催化作用 计算机科学 热力学 物理 工程类 程序设计语言
作者
Shirui Luo,Renjie Chen,Jing Wang,Lan Xiang
出处
期刊:Sensors and Actuators B-chemical [Elsevier BV]
卷期号:383: 133600-133600 被引量:34
标识
DOI:10.1016/j.snb.2023.133600
摘要

Selectivity remains the biggest challenge for metal oxide semiconductor (MOS)-based gas sensors, especially for inactive gases such as CH4. In this work, the core-shell structured ZnO/Pd@ZIF-8 was fabricated via the self-templated method and the sensor based on the ternary hybrid showed excellent CH4 selectivity against NH3, CO and NO2. ZIF-8 was critical for the selectivity enhancement via dual filtering effects: a) size-induced sieving, where NO2 with a larger kinetic diameter of 4.5 Å can be hindered by ZIF-8 with an effective aperture size of 4.0–4.2 Å; b) polarity-induced sieving, where NH3 (2.6 Å) and CO (3.76 Å) with larger polarity showed stronger interaction with ZIF-8 and their diffusion is therefore retarded. Therefore, the selectivity of nonpolar CH4 (3.8 Å) is improved. The present insight about the dual filtering effects of ZIF-8 may provide a new insight to improve MOS sensing selectivity by rational designing MOF structures.
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