鑽石舞台

近日，浙江理工大學余厚詠教授課題組在國際知名期刊ACS Sustainable Chemistry & Engineering上發表了題為「Interface Growth of PANI-ZnO Nanohybrids on a Self-Formed Grapefruit Peel Aerogel to Construct a Quick Self-Restored Gas Sensor」的封面論文。該論文提出了通過在柚子皮氣凝膠上表面生長聚苯胺/氧化鋅納米雜化物來構建複合氣凝膠(PANI-ZnO@GPA)。得益於其堅固的骨架結構，PANI-ZnO@GPA在長時間的無水乙醇浸漬後，在大氣壓下干能保持形狀穩定不收縮。PANI-ZnO@GPA能有效檢測乙醇、氨、乙酸和甲醛，特別是對甲醛，具有較低的檢測極限（2.32 ppm）和高靈敏度(0.134% ppm-1)。該氣體傳感器的優點在於氧化鋅納米棒在骨架表面的拓撲結構，實現了具有高比表面基的多孔表面結構。更有趣的是，複合氣凝膠可以在短時間的陽光照射下恢復氣體傳感性能。這種光自修復過程證明了複合氣凝膠作為持久、高效和可重複氣體傳感器的應用可能性。

圖1.(a)預處理以獲得自成型柚子皮氣凝膠；(b)PANI-ZnO@GPA的製備示意圖

圖2. (a,b) GPA的SEM圖；（c）氣凝膠樣品的照片；（d-f）ZnO@GPA和（g-i）Pani-ZnO@GPA的SEM圖

圖3. （a）GPA、（a）ZnO@GPA和（a）PANI-ZnO@GPA的樣品表面的EDX圖；(d)掃描電鏡能量色散光譜儀測定的PANI-ZnO@GPA元素分布

圖4.PANI, ZnO, GPA,ZnO@GPA, PANI-ZnO@GPA的 (a, b) FTIR 光譜, (c) TGA和(d) DTG曲線

圖5.(a) XRD 圖譜；ZnO@GPA和PANI-ZnO@GPA的(b) XPS全譜，(c) Zn 2p和(d) O 1s精細譜

圖6.（a）用於氣體傳感測試的簡單裝置。在室溫下暴露於不同蒸汽時的阻力變化：（b）200 ppm乙醇蒸汽，重複5次；（c）500ppm醋酸氣體/氨；以及不同濃度的（d）甲醛蒸氣；（e）定量響應變化與甲醛蒸汽濃度的變化。（f）PANI-ZnO@GPA中PANI-ZnO@GPA和PANI-ZnO異質結的三級結構。

圖7.PANI-ZnO@GPA基氣體傳感器的主要氣體傳感機制。

圖8.（a）PANI-ZnO@GPA（高13.5 mm）的10次壓縮循環試驗，ε為10%，記錄電阻變化。（b）GPA（高12.3mm）在ε為10、20、30、40和50%時的壓縮曲線。（c）在ε=50%（高0.6mm）下，不同濃度甲醛氣體時的反應。（d）反覆暴露於10 ppm甲醛時，光照前後的響應（插圖：1個模擬太陽光照下的氣凝膠熱成像圖）。

原文鏈接

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssuschemeng.1c08195

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