基于钙钛矿型ZnSnO3纳米花的增强正丁醇气敏特性研究及其在健康监测中的应用

本文系统探讨了通过水热法合成纳米花状ZnSnO3材料对正丁醇（n-butanol）的气敏性能优化，该材料在275°C下对100 ppm正丁醇响应值达40.48，检测限低至500 ppb，兼具高选择性（Selectivity）和长期稳定性（Stability），其优异性能源于大比表面积和丰富氧空位（Oxygen Vacancies），为环境监测与工业安全领域气体传感器开发提供了创新方向。

　　

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Materials

乙酸锌二水合物（Zn(CH₃CO₂)₂·2H₂O, 98%）、五水合氯化锡（SnCl₄·5H₂O, 99%）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）（C₁₉H₄₂BrN, 99%）购自上海麦克林生化有限公司。氢氧化钠（NaOH, 96%）购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。所有化学品均为分析纯，无需进一步纯化，可直接使用。

Synthesis of ZnSnO₃ nanomaterial

首先准备一个50 mL烧杯，倒入30 mL去离子水。

Material preparation and characterizations

如Scheme 1所示，通过水热处理及后续煅烧成功合成了ZnSnO₃。为探究Zn/Sn比例对钙钛矿型ZnSnO₃的影响，固定Zn/Sn总摩尔量为6 mmol，调整Zn:Sn比例为1:4、1:3、1:2和1:1。XRD分析（图2a）显示，比例从1:4至1:2生成ZnSnO₃前驱体，而1:1比例生成ZnSn(OH)₆（PDF#74-1825）。经500°C煅烧后（图2b），对于比例……

Conclusions

总之，通过一步水热法成功制备了钙钛矿结构的ZnSnO₃，并基于电子耗尽理论和氧空位理论阐释了其气敏机制。将水热反应时间优化至12小时后，获得了纳米花状ZnSnO₃。研究结果表明，材料形态对其气敏效能起关键作用。ZnSnO₃-2传感器展现出强劲可靠的响应、卓越的选择性和稳定性……