协同TiO2/MXene与碳两步调控CoFe2O4氧空位增强丙酮传感性能的创新研究

研究人员通过创新性两步法调控CoFe2O4氧空位浓度，首次将MXene同时作为TiO2生长模板和钛源构建n-n异质结，再结合葡萄糖碳源水热还原，成功制备CoFe2O4-TiO2@MXene-C纳米复合材料。该研究通过精确调控Co3+/Co2+比例实现氧空位梯度分布，为高性能金属氧化物气体传感器的设计提供新思路。

　　

金属氧化物中氧空位(Oxygen vacancies)浓度对气体传感性能具有决定性影响。这项研究开创性地采用两步法调控钴铁氧体(CoFe₂O₄)氧空位：第一步利用MXene的双重功能——既作为掺杂物又作为钛源，在CoFe₂O₄表面生长二氧化钛(TiO₂)并调控氧空位浓度，形成的TiO₂/CoFe₂O₄ n-n型异质结通过能带弯曲诱导氧空位梯度分布；第二步引入葡萄糖碳源，在水热过程中通过化学还原作用进一步提升氧空位浓度，最终获得具有分级结构的CoFe₂O₄-TiO₂@MXene-C纳米复合材料。通过精确控制葡萄糖含量，可连续调节复合材料中Co³⁺/Co²⁺比例，实现对表面氧空位浓度的微调。这种创新的两步调控策略显著提升了材料对丙酮气体的传感性能，为开发基于可控氧空位调制的高性能金属氧化物气体传感器提供了重要技术路径。