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Erschienen in: Rare Metals 2/2023

16.11.2022 | Original Article

ZnO/PANI nanoflake arrays sensor for ultra-low concentration and rapid detection of NO2 at room temperature

verfasst von: Qiu-Yue Zheng, Meng Yang, Xin Dong, Xian-Fa Zhang, Xiao-Li Cheng, Li-Hua Huo, Zoltán Major, Ying-Ming Xu

Erschienen in: Rare Metals | Ausgabe 2/2023

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Abstract

With the development of environmental monitoring, it is urgent to establish NO2 sensor with good sensing performance. Compared with the traditional NO2 sensors made of metal oxides, NO2 sensors made of n-p heterostructure nanocomposites have good sensing performance in detection limit and operating temperature. ZnO nanoflake arrays with polyaniline film grown on the surface were prepared on ceramic tubes by hydrothermal and vapor diffusion method. The gas-phase diffusion method can control the heterostructure by adjusting the diffusion time. At room temperature (25 °C), the construction of rich n-p heterogeneous interface enables the sensor prepared by the nanocomposite to respond to NO2, showing the sensing performance with the response value of 28.00 to 10.00 × 10–6 NO2; the detection limit improved to 0.01 × 10–6 and the recovery time of 18 s. In this work, the sensing mechanism of NO2 at heterogeneous interface is analyzed, which provides a promising material for the detection of low concentration NO2 at room temperature.

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Zurück zum Zitat Shen YB, Wang W, Chen XX, Zhang BQ, Wei DZ, Gao SL, Cui BY. Nitrogen dioxide sensing using tungsten oxide microspheres with hierarchical nanorod-assembled architectures by a complexing surfactant-mediated hydrothermal route. J Mater Chem A. 2016;4(4):1345. https://doi.org/10.1039/c5ta08170j.CrossRef Shen YB, Wang W, Chen XX, Zhang BQ, Wei DZ, Gao SL, Cui BY. Nitrogen dioxide sensing using tungsten oxide microspheres with hierarchical nanorod-assembled architectures by a complexing surfactant-mediated hydrothermal route. J Mater Chem A. 2016;4(4):1345. https://​doi.​org/​10.​1039/​c5ta08170j.CrossRef
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Zurück zum Zitat Li ZJ, Li H, Wu ZL, Wang MK, Luo JT, Torun HD, Hu PA, Yang C, Grundman M, Liu XT, Fu YQ. Advances in designs and mechanisms of semiconducting metal oxide nanostructures for high-precision gas sensors operated at room temperature. Mater Horiz. 2019;6(3):470. https://doi.org/10.1039/c8mh01365a.CrossRef Li ZJ, Li H, Wu ZL, Wang MK, Luo JT, Torun HD, Hu PA, Yang C, Grundman M, Liu XT, Fu YQ. Advances in designs and mechanisms of semiconducting metal oxide nanostructures for high-precision gas sensors operated at room temperature. Mater Horiz. 2019;6(3):470. https://​doi.​org/​10.​1039/​c8mh01365a.CrossRef
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Zurück zum Zitat Kamble DB, Sharma AK, Yadav JB, Patil VB, Devan RS, Jatratkar AA, Yewale MA, Ganbavle VV, Pawar SD. Facile chemical bath deposition method for interconnected nanofibrous polythiophene thin films and their use for highly efficient room temperature NO2 sensor application. Sens Actuators B Chem. 2017;244:522. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.01.021.CrossRef Kamble DB, Sharma AK, Yadav JB, Patil VB, Devan RS, Jatratkar AA, Yewale MA, Ganbavle VV, Pawar SD. Facile chemical bath deposition method for interconnected nanofibrous polythiophene thin films and their use for highly efficient room temperature NO2 sensor application. Sens Actuators B Chem. 2017;244:522. https://​doi.​org/​10.​1016/​j.​snb.​2017.​01.​021.CrossRef
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Metadaten
Titel
ZnO/PANI nanoflake arrays sensor for ultra-low concentration and rapid detection of NO2 at room temperature
verfasst von
Qiu-Yue Zheng
Meng Yang
Xin Dong
Xian-Fa Zhang
Xiao-Li Cheng
Li-Hua Huo
Zoltán Major
Ying-Ming Xu
Publikationsdatum
16.11.2022
Verlag
Nonferrous Metals Society of China
Erschienen in
Rare Metals / Ausgabe 2/2023
Print ISSN: 1001-0521
Elektronische ISSN: 1867-7185
DOI
https://doi.org/10.1007/s12598-022-02149-0

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