Mesoporous and Encapsulated In2O3/Ti3C2Tx Schottky Heterojunctions for Rapid and ppb-Level NO2 Detection at Room Temperature

异质结 肖特基势垒 材料科学 介孔材料 氧化物 吸附 氧气 肖特基二极管 光电子学 纳米技术 化学 催化作用 二极管 生物化学 有机化学 冶金
作者
Chao Fan,Jianhua Yang,Jaafar Abdul‐Aziz Mehrez,Yong‐Wei Zhang,Wenjing Quan,Jian Wu,Xue Liu,Min Zeng,Nantao Hu,Tao Wang,Bing Tian,Xiaopeng Fan,Zhi Yang
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
卷期号:9 (5): 2372-2382 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acssensors.3c02466
摘要

Rapid and ultrasensitive detection of toxic gases at room temperature is highly desired in health protection but presents grand challenges in the sensing materials reported so far. Here, we present a gas sensor based on novel zero dimensional (0D)/two dimensional (2D) indium oxide (In2O3)/titanium carbide (Ti3C2Tx) Schottky heterostructures with a high surface area and rich oxygen vacancies for parts per billion (ppb) level nitrogen dioxide (NO2) detection at room temperature. The In2O3/Ti3C2Tx gas sensor exhibits a fast response time (4 s), good response (193.45% to 250 ppb NO2), high selectivity, and excellent cycling stability. The rich surface oxygen vacancies play the role of active sites for the adsorption of NO2 molecules, and the Schottky junctions effectively adjust the charge-transfer behavior through the conduction tunnel in the sensing material. Furthermore, In2O3 nanoparticles almost fully cover the Ti3C2Tx nanosheets which can avoid the oxidation of Ti3C2Tx, thus contributing to the good cycling stability of the sensing materials. This work sheds light on the sensing mechanism of heterojunction nanostructures and provides an efficient pathway to construct high-performance gas sensors through the rational design of active sites.
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