用于检测一元醇气体的形状可调CuO纳米晶体的传感性能与机制

《New Journal of Chemistry》：Sensing performance and mechanism of shape-tunable CuO nanocrystals for monohydric alcohol gases

CuO纳米晶体通过牺牲模板法制备了立方体、截断立方体等不同结构，对C1-C6直链醇类气敏性能研究表明，响应度随碳数增加而升高，正戊醇（C5）时达到峰值。八面体结构传感器对正戊醇展现出最佳灵敏度（8s响应）和选择性，理论计算表明解吸吸附能是影响响应的主因。

　　

在这项研究中，利用Cu₂O纳米晶体作为牺牲模板，制备了多种CuO结构，包括立方体、截角立方体、立方八面体、截角八面体和八面体。在气体敏感性测试中，对不同形状的CuO纳米晶体进行了针对特定气体的检测，这些气体包括属于直链醇类（C1–C6）的一元醇，如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇和正己醇。观察到一个有趣的现象：随着碳原子数量的增加，CuO传感器对气体的响应增强。然而，当碳原子数量为5个（正戊醇）时，CuO传感器的响应值达到最大。在这些CuO结构中，CuO-截角八面体-2传感器和CuO-八面体传感器的性能优于其他结构。CuO-八面体传感器对正戊醇气体表现出最佳的灵敏度和选择性，并且具有良好的长期稳定性。此外，CuO-八面体传感器对100 ppm正戊醇气体的响应时间和恢复时间分别为8秒和16秒。另外，通过理论计算探讨了CuO-截角八面体-2传感器对正戊醇气体的传感机制。与吸附能相比，解离吸附能在一元醇分子在CuO（110）晶面上的响应过程中起着更重要的作用。