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【研究背景】

物聯(lián)網(wǎng)是世界上發(fā)展最快的信息技術(shù)之一。傳感器作為信息獲取的前端，其重要性和需求日益突出。目前，許多類型的傳感器可用于環(huán)境監(jiān)測和生理檢測。其中，基于監(jiān)測大氣環(huán)境中有毒有害氣體的特殊檢測機(jī)制的化學(xué)氣體傳感器和醫(yī)學(xué)診斷和治療中的呼吸標(biāo)志氣體受到了關(guān)注，具有廣闊的應(yīng)用前景。為了獲得低功耗的高性能氣體傳感器，二維材料是一種很好的選擇。與其他二維材料相比，MXene氣體傳感器具有超高的信噪比。具體來說，手風(fēng)琴狀Ti3C2TxMXene作為一種氣體傳感材料，其比表面積不受聚集物的影響。然而，對手風(fēng)琴狀Ti3C2TxMXene的濕度和氣體分析研究目前還處于空白狀態(tài)。

【成果簡介】

最近，吉林大學(xué)盧革宇教授在國際知名學(xué)術(shù)期刊ACS Sensors上發(fā)表一篇題目為：Improvement of Gas and Humidity Sensing Properties of Organ-like MXene by Alkaline Treatment的研究論文，本研究基于平面基板和Ti3C2Tx傳感材料，研制了室溫NH3和濕度傳感器。通過堿性處理，改善了Ti3C2Tx傳感器的NH3和濕度傳感性能。此外，還對所制備的傳感器件的傳感性能和機(jī)理進(jìn)行了研究和探討。堿化Ti3C2Tx傳感性能的改善，在氣體和濕度傳感方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。?

【圖文導(dǎo)讀】

圖1.?Ti3C2Tx器件以及手風(fēng)琴狀和片層狀Ti3C2Tx的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2.?Ti3C2Tx和堿化Ti3C2Tx的XRD和拉曼表征。

圖3.?Ti3C2Tx和堿化Ti3C2Tx-的SEM、TEM和EDS表征。

圖4.?Ti3C2Tx和堿化Ti3C2Tx-的XPS分析。

圖5.?Ti3C2Tx和堿化Ti3C2Tx-的濕度性能表征。

圖6.?25℃下，堿化Ti3C2Tx裝置5天內(nèi)RH在11% ~ 98%之間的響應(yīng)恢復(fù)曲線。

圖7.?Ti3C2Tx和堿化Ti3C2Tx-對氨氣的氣體性能表征。

圖8.堿化Ti3C2Tx-表面吸附H2O和NH3分子的示意圖。

【本文總結(jié)】

? ? ?本文合成了手風(fēng)琴狀Ti3C2Tx和堿化Ti3C2Tx-傳感器，來測量室溫下的濕度和NH3傳感性能。通過材料表征試驗(yàn)，觀察了Na+的插層和氧氟原子數(shù)比([O]/[F])的增加。研究了手風(fēng)琴狀Ti3C2Tx-和堿化Ti3C2Tx傳感器的氣敏和濕敏性能。與Ti3C2Tx相比，堿化Ti3C2Tx器件的響應(yīng)信號相反，濕度和NH3傳感性能增強(qiáng)。這種增強(qiáng)是由于Na+的插入和-O官能團(tuán)的增加。該研究成功地發(fā)現(xiàn)了提高Ti3C2Tx?MXene化學(xué)傳感性能的新方法。

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