铈掺杂SnO2/g-C3N4异质结微球的合成及其基于电阻调控策略的1 ppm级丙酮检测研究

本文推荐一种低成本Ce-SnO2/g-C3N4(CSCN)复合材料，通过水热-热解法构建异质结，在260℃下对100 ppm丙酮响应值达130.7（Rair/Rgas），响应/恢复时间8/86秒。其机制基于吸附氧离子与丙酮的氧化还原反应，并提出"先导低阻材料+复合调阻"的N型半导体设计策略，为糖尿病呼气标志物检测提供高性能传感器开发新思路。

　　

Highlight

本研究通过铈掺杂SnO₂与g-C₃N₄复合构建异质结，开发出高性能丙酮气体传感器，为糖尿病无创检测提供新方案。

INTRODUCTION

现代社会肥胖问题加剧了2型糖尿病风险，而现有检测方法操作复杂。开发如便携血压仪般便捷高效的医疗检测设备成为迫切需求。

Fabrication of Ce-SnO₂/g-C₃N₄ Heterocomposites

采用热固相法制备g-C₃N₄，水热法合成Ce-SnO₂：将五水合四氯化锡(1.0518 g)与六水合硝酸铈(0.6500 g)溶于20 ml去离子水，加入氢氧化钠和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，160℃水热反应8小时获得Ce50-SnO₂。

Composition and structural characterization

XRD显示SnO₂样品衍射峰与标准卡片(JCPDS No. 41-1445)完全匹配。铈掺杂后虽无新峰出现，但Ce25/50/75-SnO₂样品主峰强度发生显著变化，表明晶格畸变效应。

Conclusion

通过铈掺杂改性SnO₂并与g-C₃N₄构建异质结，TEM显示复合物中SnO₂呈直径约10 nm的微球结构，BET证实其具有高比表面积，为气体吸附提供丰富活性位点。