锡铋共掺杂ZIF-67/Co3O4复合材料用于N,N-二甲基苯胺特异性传感的性能研究

本文创新性地采用锡铋共掺杂与DTAB结构导向剂协同策略，通过低温煅烧ZIF-67前驱体制备了ZIF-67/Co3O4复合材料。该材料对N,N-二甲基苯胺展现出204的超高响应值（较纯Co3O4提升8倍），其优异性能归因于43.56%的高氧空位浓度和金属有机框架（MOF）特有的高比表面积特性，为工业有毒气体检测提供了新型传感材料设计思路。

　　

材料表征

经过300°C煅烧后，制备的产物从紫色的ZIF-67前驱体转变为黑色的Co₃O₄粉末。通过X射线衍射（XRD）探究煅烧过程中的相结构和结晶度变化。如图2所示，Co₃O₄、SnCo₃O_X、BiCo₃O_X和SnBiCo₃O_X均呈现典型的(311)、(440)、(511)和(220)晶面，与Co₃O₄标准卡片（PDF-43-1003）的特征峰高度吻合，且未出现其他杂质峰，这表明...

气敏机理

金属氧化物半导体气体传感器属于电阻型传感器，其传感性能取决于传感层表面发生氧化还原反应时的电阻变化。在气敏测试过程中，传感器在空气中的电阻减小，在测试气体中电阻增大，这是空穴作为载流子的p型半导体的典型特征。传感器对N,N-二甲基苯胺的气敏机理如图10所示。

结论

总之，通过锡铋共掺杂与DTAB结构导向相结合的策略，对ZIF-67进行煅烧得到了ZIF-67/Co₃O₄复合结构。XRD表征中显示的两种晶体结构和FE-SEM图像中的两种形态结构，均证明了ZIF-67/Co₃O₄的成功制备。该材料对N,N-二甲基苯胺的响应值从24显著提升至204，最佳工作温度也从200°C降低至160°C。同时，其在选择性、循环稳定性...方面也表现出色。