CeO2修饰Y2O3异质结纳米传感器实现高选择性氨气检测及其机理研究

为解决环境中氨气（NH3）的高灵敏度检测难题，研究人员通过水热/煅烧法构建了CeO2-Y2O3异质结纳米传感器。研究发现10% CeO2掺杂样品在275°C下响应值提升至738（纯Y2O3仅157），其增强机制源于能带调控（3.51→3.32 eV）、大比表面积及氧空位协同作用，为环境气体监测提供新策略。

　　

化学电阻传感技术（Chemoresistive Sensing）已成为检测环境有害气体（如氮氧化物NO_x和碳氧化物CO_x）的重要工具，其原理基于传感器与气体接触时电阻值的动态变化。本研究开发了一种新型CeO₂修饰Y₂O₃的n-n型异质结传感器，显著提升了对氨气（NH₃）的检测性能。通过水热合成与煅烧相结合的方法，成功制备了氧化铈掺杂比例为2.5%至10%的系列传感器。

紫外漫反射光谱（UV-DRS）分析显示，随着CeO₂浓度增加，CeO₂-Y₂O₃异质结的能带宽度从3.51 eV降至3.32 eV，这种能带调控通过改变材料电子结构、电荷传输动力学以及与目标NH₃分子的相互作用，显著增强了传感器灵敏度和选择性。比表面积测试表明，复合纳米材料比纯Y₂O₃具有更高的比表面积。

在275°C的最佳工作温度下，优化后的10% CeO₂-Y₂O₃纳米复合材料对NH₃的响应值达到738，远高于纯Y₂O₃传感器的157。性能提升归因于适宜的能带结构、高比表面积、丰富的氧空位以及异质结界面的协同效应。研究还深入分析了10% CeO₂-Y₂O₃传感器的高效催化作用机制。

（冲突性利益声明：作者声明无利益冲突）