Sensing performance of α-Fe2O3/Ti3C2Tx MXene nanocomposites to NH3 at room temperature

材料科学 复合数 纳米复合材料 异质结 湿度 热液循环 吸附 密度泛函理论 化学工程 复合材料 纳米技术 光电子学 化学 工程类 计算化学 物理 热力学 有机化学
作者
Miao Liu,Jun Ji,Peng Song,Jiaxin Wang,Qi Wang
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier BV]
卷期号:898: 162812-162812 被引量:65
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2021.162812
摘要

Room temperature (RT) gas sensors play a crucial role in the development of wearable and portable devices. Herein, a single hydrothermal approach was used to effectively rivet the α-Fe2O3 to the functionalized Ti3C2Tx MXene plates to prepare the α-Fe2O3/Ti3C2Tx MXene composites material with high specific surface area (29.2 m2/g) and abundant functional groups, forming a hybrid heterojunction structure. A side-heated sensor was manufactured and its sensing performance for a variety of vapors were measured experimentally. The morphology and crystal phase of the composite products were analyzed through a range of testing technique. The rose-like α-Fe2O3/Ti3C2Tx MXene sensor revealed a response value and rapid response/recovery times of 18.3% and below 2.5 s for 5 ppm NH3 gas at RT under relatively humidity (RH) of 22%. Meanwhile, it illustrated an excellent linear response in the vary of 5–100 ppm, excellent reversibility and the long-term stability. In addition, a plausible mechanism of the α-Fe2O3/Ti3C2Tx MXene sensor was predicted, and the adsorption capacity of composites material was confirmed by the support of density functional theory (DFT) calculations. This work is expected to provide a fresh idea for the design of other high properties RT gas sensors in the future.

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