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

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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:41
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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