高熵氧化物负载In2O3纳米纤维的创制及其在超灵敏H2S气体传感器中的应用研究

本文推荐了一种基于高熵氧化物（HEOs）负载In2O3纳米纤维的新型气体传感器，通过电纺丝技术成功制备了HEOs/In2O3复合材料。研究表明，HEOs的引入显著提升了传感器对低浓度H2S的响应性能（180°C下对1 ppm H2S响应值提高4.7倍），检测限低至100 ppb，并具有优异的选择性和长期稳定性。该工作为金属氧化物半导体（MOS）基敏感材料的设计提供了新思路。

　　

Highlight

高熵氧化物（HEOs）负载In₂O₃纳米纤维的创制为超灵敏H₂S检测开辟了新途径。通过多组分协同效应，HEOs显著提升了材料表面催化活性和氧空位浓度，使传感器在180°C下对1 ppm H₂S的响应值达到纯In₂O₃的4.7倍，最低检测限突破100 ppb。

Structural and morphological characteristics

SEM表征显示，纯In₂O₃纳米纤维直径约80 nm（图2a），而HEOs负载后纤维表面粗糙度显著增加（图2b-e）。随着HEOs含量提升，材料逐渐形成独特的"串珠状"结构，这种特殊形貌为气体扩散和表面反应提供了更多活性位点。

Gas sensing mechanism

H₂S传感机制源于HEOs诱导的三重效应：

1）氧空位增加促进化学吸附氧（O^2-/O^-）生成

2）表面酸碱度调控优化H₂S分子吸附

3）多金属协同催化加速气敏反应动力学

当H₂S与吸附氧反应时，释放电子回导带，引起电阻骤降，实现信号输出。

Conclusion

本研究首次通过电纺丝技术制备出HEOs/In₂O₃复合纳米纤维，其卓越性能源于：

• HEOs诱导的"鸡尾酒效应"提升催化活性

• 优化的氧空位浓度增强电子转移效率

• 分级多孔结构促进气体扩散

该成果为开发新一代工业安全监测设备提供了材料基础。