Synergistic Effect of Electron Scattering and Space Charge Transfer Enabled Unprecedented Room Temperature NO2 Sensing Response of SnO2

材料科学 氧化剂 选择性 电子转移 散射 检出限 纳米技术 氧化物 纳米颗粒 化学工程 分析化学(期刊) 光化学 化学 光学 催化作用 物理 有机化学 工程类 冶金 色谱法
作者
Yajie Zhang,Yadong Jiang,Zhen Yuan,Bohao Liu,Qiuni Zhao,Qi Huang,Ziteng Li,Wen Zeng,Zaihua Duan,Huiling Tai
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (48) 被引量:37
标识
DOI:10.1002/smll.202303631
摘要

Metal oxide gas sensors have long faced the challenge of low response and poor selectivity, especially at room temperature (RT). Herein, a synergistic effect of electron scattering and space charge transfer is proposed to comprehensively improve gas sensing performance of n-type metal oxides toward oxidizing NO2 (electron acceptor) at RT. To this end, the porous SnO2 nanoparticles (NPs) assembled from grains of about 4 nm with rich oxygen vacancies are developed through an acetylacetone-assisted solvent evaporation approach combined with precise N2 and air calcinations. The results show that the as-fabricated porous SnO2 NPs sensor exhibits an unprecedented NO2 -sensing performance, including outstanding response (Rg /Ra = 772.33 @ 5 ppm), fast recovery (<2 s), an extremely low detection limit (10 ppb), and exceptional selectivity (response ratio >30) at RT. Theoretical calculation and experimental tests confirm that the excellent NO2 sensing performance is mainly attributed to the unique synergistic effect of electron scattering and space charge transfer. This work proposes a useful strategy for developing high-performance RT NO2 sensors using metal oxides, and provides an in-depth understanding for the basic characteristics of the synergistic effect on gas sensing, paving the way for efficient and low power consumption gas detection at RT.
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