基于MOF的NiO/γ-Fe2O3 p-n异质结用于乙二醇传感

《Journal of Materials Chemistry C》：MOF-derived NiO/γ-Fe2O3 p–n heterojunctions for ethylene glycol sensing

高乙二醇气敏传感器开发：通过双金属亚砜基MOF前驱体煅烧制备NiO/γ-Fe2O3 p–n异质结，形成氧空位与分级多孔结构协同增强吸附、扩散及电荷分离性能，实现200°C下102响应值、25倍乙醇选择性及28天<4%衰减，揭示氧空位与O?主导反应机制及内置电场强化电阻效应。

　　

开发用于检测乙二醇（EG）的高性能气体传感器对工业安全和环境监测至关重要。在此，我们介绍了一种NiO/γ-Fe₂O₃ p–n异质结传感器，该传感器是通过煅烧基于双金属二茂铁的金属有机框架（MOF）前驱体制备的，形成了具有特定氧空位和层次化介孔结构的界面。这种独特的结构结合了应变增强的吸附作用、孔隙度介导的扩散作用以及界面电荷分离作用，这些效应由互补的电子结构和Ni²⁺/Fe³⁺双重催化活性共同驱动。优化的Ni/Fe-450传感器表现出卓越的性能：在200°C时对乙二醇的响应浓度达到102至100 ppm，选择性比乙醇高25倍，并且28天内的信号衰减小于4%。机理研究表明，氧空位和吸附的O^?物种主导了表面反应，而异质结处产生的电场增强了电阻调制效果。这项工作建立了一种缺陷-孔隙度-功能协同设计策略，将分子级别的催化作用与宏观电荷传输联系起来，推动了用于有毒物质监测的高性能化学传感器的发展。