稀土金属掺杂生物质碳-金属氧化物复合材料：面向高能量对称超级电容器的应用

本综述系统探讨了基于Sn/NiO复合材料的NH3气体传感器在呼气疾病标志物检测中的突破性应用。通过水热法构建的传感器实现了1 ppm检测限与2.8 s/2.0 s的快速响应/恢复性能（室温环境），其增强机制源于Sn掺杂诱导的Ni3+比例提升与电荷补偿效应。研究结合第一性原理计算揭示了NH3分子电子转移至Sn/NiO金属轨道的传感机制，并设计可视化电路实现呼气氨浓度超标预警，为肾脏疾病无创监测提供了新范式。

　　

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Materials

六亚甲基四胺（HMT）、六水合氯化镍（NiCl₂·6H₂O）、乙醇（C₂H₆O）、丙酮（C₃H₆O）、过氧化氢（H₂O₂）、甲醛（CH₂O）、甲醇（CH₄O）和氨气（NH₃）购自麦克林试剂，聚乙烯吡咯烷酮（PVP, >99%）与五水合氯化锡（SnCl₄·5H₂O）购自国药集团化学试剂有限公司。实验所用溶剂为去离子水，化学试剂均为分析纯级别。

Preparation of NiO and Sn/NiO

图1(a)展示了...

Characterizations of materials

样品的晶体结构通过X射线衍射（XRD）表征，结果如图2(a)所示。NiO与SnNi2样品在2θ为37.36°、43.42°、63.05°、75.47°和79.62°处显示出特征衍射峰，分别对应NiO的（111）、（200）、（220）、（311）和（222）晶面（JCPDS No. 78–0429）。所有衍射峰尖锐且无杂峰，表明NiO与SnNi2样品具有高结晶度。从图2(b)可见...

Conclusions

本文通过水热法成功制备了具有低检测限与快速响应/恢复特性的Sn掺杂NiO基NH₃传感器。实验结果表明，该传感器对10 ppm NH₃的检测限低至1 ppm，响应/恢复时间仅需2.8 s/2.0 s。这主要归因于Sn掺杂通过电荷补偿效应提高了NiO中Ni³⁺的比例，从而增强了氧空位（O_C）吸附能力。