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细菌纤维素模板法制备p-Co3O4/n-ZnO复合材料及气敏特性研究
引用本文:戚灵莉,钟春燕,邓赞红,代甜甜,常鋆青,王时茂,方晓东,孟 钢.细菌纤维素模板法制备p-Co3O4/n-ZnO复合材料及气敏特性研究[J].化学物理学报,2020,33(4):475-484.
作者姓名:戚灵莉  钟春燕  邓赞红  代甜甜  常鋆青  王时茂  方晓东  孟 钢
作者单位:中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽光子材料与器件重点实验室,合肥 230031;中国科学技术大学,合肥 230026;中国科学院安徽先进激光技术重点实验室,合肥 230037;海南椰国食品有限公司,海口 570311;中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽光子材料与器件重点实验室,合肥 230031;中国科学院安徽先进激光技术重点实验室,合肥 230037;中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽光子材料与器件重点实验室,合肥 230031;中国科学院安徽先进激光技术重点实验室,合肥 230037;深圳技术大学,中德智能制造学院,深圳 518118
摘    要:本文利用细菌纤维素为模板制备了p型Co3O4修饰的n型ZnO纳米复合材料,通过XRD、SEM、HRTEM、EDS和XPS等手段对纳米复合材料的组成、形貌与元素分布进行了相应的表征. 相对于纯ZnO来说,p-Co3O4/n-ZnO复合材料对有机挥发性气体响应的灵敏度有明显提升,例如复合材料对100 ppm丙酮的灵敏度为63.7(最佳温度为180 °C),是纯ZnO(最佳温度为240 °C,灵敏度为2.3)的26倍. 从材料表面氧空位(缺陷控制)、Co3O4的催化活性以及p-n异质结三个方面解释了复合材料对VOCs的高响应特性. 同时细菌纤维素可以作为模板设计功能化的异质结复合物用于VOCs的测试或者其他应用.

关 键 词:细菌纤维素,异质结,金属氧化物复合物,ZnO,气体传感器
收稿时间:2020/3/28 0:00:00

Bacterial Cellulose Templated p-Co3O4/n-ZnO Nanocomposite with Excellent VOCs Response Performance
Ling-li Qi,Chun-yan Zhong,Zan-hong Deng,Tian-tian Dai,Jun-qing Chang,Shi-mao Wang,Xiao-dong Fang,Gang Meng.Bacterial Cellulose Templated p-Co3O4/n-ZnO Nanocomposite with Excellent VOCs Response Performance[J].Chinese Journal of Chemical Physics,2020,33(4):475-484.
Authors:Ling-li Qi  Chun-yan Zhong  Zan-hong Deng  Tian-tian Dai  Jun-qing Chang  Shi-mao Wang  Xiao-dong Fang  Gang Meng
Abstract:In this work, p-type Co3O4 decorated n-type ZnO (Co3O4/ZnO) nanocomposite was designed with the assistance of bacterial cellulose template. Phase composition, morphology and element distribution were investigated by XRD, SEM, HRTEM, EDS mapping and XPS. Volatile organic compounds (VOCs) sensing measurements indicated a noticeable improvement of response and decrease of working temperature for Co3O4/ZnO sensor, in comparison with pure ZnO, i.e., the response towards 100 ppm acetone was 63.7 (at a low working temperature of 180 °C), which was 26 times higher than pure ZnO (response of 2.3 at 240 °C). Excellent VOCs response characteristics could be ascribed to increased surface oxygen vacancy concentration (revealed by defect characterizations), catalytic activity of Co3O4 and the special p-n heterojunction structure, and bacterial cellulose provides a facile template for designing diverse functional heterojunctions for VOCs detection and other applications.
Keywords:Bacterial cellulose  Heterojunction  Metal oxide composite  ZnO  Gas sensor
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