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基于二十面体W@Au12的超薄纳米线及其作为NO气体传感器的应用
摘要： 在本研究中，我们采用第一性原理计算方法，探究了由二十面体W@Au12团簇组装形成的超薄纳米线的结构与电子特性及其作为NO气体传感器的应用。通过二十面体W@Au12团簇的融合，制备出直径约5.52 ?的超薄纳米线?；赪@Au12的纳米线表现出具有直接带隙的半导体特性。频率分析与分子动力学模拟表明该纳米线在T=300 K时具有优异稳定性。纳米线以中等吸附能化学吸附NO分子，其中NO中的N原子与Au原子成键是最稳定的结合方式。玻尔兹曼分布与过渡态分析证实该最稳定构型极易形成。NO吸附使W@Au12基纳米线的电子特性发生显著变化，从半导体行为转变为导电行为。而CO2、CH4、O2、H2、N2或H2O分子的吸附对纳米线电导率影响甚微。结果表明W@Au12基纳米线传感器具有高灵敏度与选择性。该纳米线基NO传感器在T=300 K时的恢复时间约为12秒。鉴于其适中的吸附能、显著的导电率变化及极快的恢复速度，我们认为W@Au12基纳米线是检测NO气体的高性能潜力传感器。
关键词： 二十面体W@Au12、组装、密度泛函理论计算、一氧化氮气体传感器、纳米线
更新于2025-09-24 01:37:58
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基于WO?-1wt%In?O?-1wt%Nb?O?的氮氧化物检测器：具有最先进选择性与ppb级灵敏度
摘要： 快速、灵敏且精准地检测一氧化氮（NO）对环境监测及通过呼吸测试进行早期疾病诊断等诸多应用至关重要。有效的检测系统需要能检测十亿分之一（ppb）级NO气体的传感器，且该系统应具备高度抗干扰选择性。为实现这些目标，我们成功制备了一系列基于本征WO?、单添加剂掺杂WO?（通过掺杂In?O?或Nb?O?制得）以及双添加剂掺杂WO?（通过掺杂In?O?和Nb?O?合成）的氧化物气体传感薄膜。通过分析气体传感器的灵敏度、选择性、响应度和恢复时间等特性，我们发现WO?-1wt%In?O?-1wt%Nb?O?相比本征WO?、WO?-In?O?和WO?-Nb?O?具有压倒性优势。当NO浓度低至20 ppb时，WO?-1wt%In?O?-1wt%Nb?O?传感器的传感响应值达到2.4。在70°C下，该传感器对100 ppb NO气体实现了高达56.1的响应值，这在低工作温度条件下是NO检测的前沿性能表现。WO?-1wt%In?O?-1wt%Nb?O?在选择性和稳定性方面也较本征WO?、WO?-In?O?和WO?-Nb?O?有显著提升。对传感机制的研究表明，晶粒尺寸而非n-n异质结构效应是观测结果的主导因素。通过减小晶粒尺寸使其接近空间电荷层厚度，可增强传感响应。尽管仍有进一步改善传感性能的空间，但WO?-1wt%In?O?-1wt%Nb?O?的性能已足以应用于低含量NO检测设备。
关键词： 共掺杂、高选择性、一氧化氮气体传感器、检测限（LOD）、ppb级响应、脉冲激光沉积（PLD）
更新于2025-09-09 09:28:46