通过构建NiGa2O4-NiO异质结构增强对甲苯和二甲苯的传感性能

摘要： 利用氧化物半导体基气体/蒸汽传感器选择性检测甲基苯（如甲苯和二甲苯）极具价值但受限于苯类化合物的低化学反应活性。采用对甲基苯检测具有独特催化活性的p型半导体氧化物（如NiO）是关键方法，然而p型半导体氧化物的本征响应通常较低。本文通过基于新型p-p异质结NiGa2O4-NiO纳米球传感器实现了高性能的甲苯与二甲苯检测。通过合理调控NiGa2O4-NiO中NiGa2O4含量构建优化p-p异质结，显著提升了甲苯和二甲苯检测的传感性能。研究发现50% NiGa2O4-NiO传感器展现出最佳性能：在230℃下对100ppm甲苯（Rg/Ra=12.7）和二甲苯（Rg/Ra=16.3）的响应值较纯NiO（Rg/Ra<2）提升近10倍。更重要的是，该传感器对甲基苯的检测选择性甚至优于甲醛、乙醇等反应活性更强的干扰气体/蒸汽。这种p-p氧化物异质结材料在甲苯与二甲苯检测中展现出高响应、优异选择性、良好稳定性及快速响应/恢复时间的应用前景。