Construction of Zn/Ni Bimetallic Organic Framework Derived ZnO/NiO Heterostructure with Superior N-Propanol Sensing Performance

材料科学 双金属片 非阻塞I/O 煅烧 异质结 化学工程 选择性 纳米技术 光电子学 催化作用 冶金 有机化学 金属 工程类 化学
作者
Yuming Zhao,Sha Wang,Xu Zhai,Lei Shao,Xiao‐Jue Bai,Yunling Liu,Tieqiang Wang,Yunong Li,Liying Zhang,Fuqiang Fan,Fanbao Meng,Xuemin Zhang,Yu Fu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (7): 9206-9215 被引量:94
标识
DOI:10.1021/acsami.0c21583
摘要

Bimetallic organic frameworks (Bi-MOFs) have been recognized as one of the most ideal precursors to construct metal oxide semiconductor (MOS) composites, owing to their high surface area, various chemical structures, and easy removal of the sacrificial MOF scaffolds through calcination. Herein, we synthesized Zn/Ni Bi-MOF for the first time via a facile ion exchange postsynthetic strategy, formed a three-dimensional framework consisting of infinite one-dimensional chains that is unattainable through the direct solvothermal approach, and then transformed the Zn/Ni Bi-MOF into a unique ZnO/NiO heterostructure through calcination. Notably, the obtained sensor based on a ZnO/NiO heterostructure exhibits an ultrahigh response of 280.2 toward 500 ppm n-propanol at 275 °C (17.2-fold enhancement compared with that of ZnO), remarkable selectivity, and a limit of detection of 200 ppb with a notable response (2.51), which outperforms state-of-the-art n-propanol sensors. The enhanced n-propanol sensing properties may be attributed to the synergistic effects of several points including the heterojunction at the interface between the NiO and ZnO nanoparticles, especially a one-dimensional chain MOF template structure as well as the chemical sensitization effect of NiO. This work provides a promising strategy for the development of a novel Bi-MOF-derived MOS heterostructure or homostructure with well-defined morphology and composition that can be applied to the fields of gas sensing, energy storage, and catalysis.
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