WO3@ZIF-8核壳纳米棒阵列原位生长技术：高响应性NO2气体传感器的设计与环境监测应用

本文通过两步水热法成功制备了基于WO3@ZIF-8核壳纳米结构的NO2气体传感器，其核心创新点在于利用ZIF-8的分子筛效应（0.5–0.7 nm孔径）选择性过滤三乙胺（TEA）等干扰气体，在200°C下对50 ppm NO2的响应值提升至65，同时结合密度泛函理论（DFT）揭示了反应机制，为环境污染物监测提供了高效解决方案。

　　

Highlight

本研究亮点在于通过原位生长技术构建WO₃@ZIF-8核壳纳米棒阵列，其独特的结构设计不仅显著提升了对NO₂的响应灵敏度（65@50 ppm），还通过ZIF-8的微孔窗口（0.5–0.7 nm）实现了对TEA等大分子干扰气体的物理筛除，为复杂环境中的精准监测提供了新思路。

Morphological structure characterization

扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析显示，WO₃纳米棒表面成功包覆ZIF-8形成均匀核壳结构（图1a-c）。高分辨电镜（HRTEM）进一步证实了界面处的晶格匹配，这种异质结结构有效促进了电荷传输，从而增强气体响应动力学。

Conclusions

结论表明，WO₃@ZIF-8传感器在200°C下对NO₂的响应值较纯WO₃提升近4倍（16.8→65），且选择性比（0.67/34.76）和25天长期稳定性均表现优异。ZIF-8的分子筛效应与WO₃的半导体特性协同作用，为开发低能耗、高灵敏气体传感器提供了范式。