MXene和过渡金属硫化物的纳米杂化物选择性检测挥发性有机化合物

一、文章概述

二维过渡金属碳化物/氮化物，被称为MXenes，最近在气体传感方面受到了关注。然而，目前关于MXenes与2D过渡金属硫化物杂化作为气敏材料的研究相对较少。文章报道了选择Ti3C2Tx和WSe2作为杂化模型材料，用于检测各种挥发性有机化合物。Ti3C2Tx/WSe2混合传感器具有低噪声水平，超快的响应/恢复时间，以及对各种挥发性有机化合物的良好灵活性。杂化过程通过限制水分子在Ti3C2Tx边缘的相互作用，提供了一种对MXene抗氧化的有效策略。文章提出了一种Ti3C2Tx/WSe2异质结构材料的增强机制，用于高灵敏度和选择性检测含氧挥发性有机化合物。这项研究的科学发现可以指导未来对下一代可部署传感器的探索。

二、图文导读

图1. Ti3C2Tx/WSe2纳米杂化体的制备工艺示意图。

图2. 用无线监测系统检测挥发性有机化合物的示意图。

图3.Ti3C2Tx/WSe2纳米复合材料的微观结构分析。

（a）Ti3C2Tx/WSe2纳米混合膜的SEM图像(比尺，2 μm)。

（b）Ti3C2Tx/WSe2纳米复合材料低倍倍率的TEM图像（比尺，200nm）。

（c） 显示单个Ti3C2Tx/WSe2纳米混合材料的图像(比尺，100 nm)。

(d) Ti3C2Tx/WSe2纳米复合材料的高分辨率TEM图像（比尺，100nm）。

(e) Ti3C2Tx/WSe2纳米复合材料的选定区域电子衍射模式（比尺，2nm-1）。

(f) Ti3C2Tx/WSe2纳米复合材料的HAADFSTEM图像和相应的元素映射显示WSe2纳米薄片在Ti3C2Tx基体上的均匀装饰。

图4.传感器的传感特性。   

(a)Ti3C2Tx和Ti3C2Tx/WSe2气体传感器在浓度从1到40ppm的乙醇暴露时实时传感响应。 

(b)Ti3C2Tx和Ti3C2Tx/WSe2传感器在乙醇气体浓度作用下的气体响应。

(c) Ti3C2Tx/WSe2气体传感器在乙醇浓度为40ppm时的循环性能。

(d) Ti3C2Tx/WSe2传感器在40ppm乙醇下一个月的长期响应稳定性。

(e) 计算出的40ppm乙醇的反应和回收时间。

(f )  Ti3C2Tx和Ti3C2Tx/WSe2传感器在40ppm不同挥发性有机化合物下的选择性测试。

三、全文总结

文章报道了Ti3C2Tx/WSe2纳米复合材料，通过表面表面处理和剥离的工艺制造，作为喷墨打印和无线操作传感器中的传感材料，用于检测室温下的各种挥发性有机物。与原始Ti3C2Tx和原始WSe2制造的传感器相比，Ti3C2Tx/WSe2混合传感器在乙醇灵敏度、低电噪声、声音选择性和超快响应/恢复性能方面提高了12倍。此外，研究还阐明了MXenes与TMDs作为传感材料的杂化，克服了单个MXenes的不稳定性和氧化趋势，从而成为促进MXene材料用于实际应用的一种方法。因此，文章所报道的柔性传感器具有很高的应用潜力。预计这项工作的杂化方法将推广到其他二维MXene材料的传感应用。

本信息源自互联网仅供学术交流 如有侵权请联系我们立即删除