Fully Transient 3D Origami Paper-Based Ammonia Gas Sensor Obtained by Facile MXene Spray Coating

涂层 材料科学 瞬态(计算机编程) 纳米技术 氨气 化学工程 化学 计算机科学 有机化学 操作系统 工程类
作者
Zifeng Wang,Yanqiu Feng,Zhichao Yu,Huina Cao,Zhen Ma,ZuNa YeErKenTai,Zhanhong Li,Yutong Han,Zhigang Zhu
出处
期刊:ACS Sensors [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acssensors.3c02558
摘要

Developing high-performance chemiresistive gas sensors with mechanical compliance for environmental or health-related biomarker monitoring has recently drawn increasing research attention. Among them, two-dimensional MXene materials hold great potential for room-temperature hazardous gas (e.g., NH3) monitoring regardless of the complicated fabrication process, insufficient 2D/3D flexibilities, and poor environmental sustainability. Herein, a Ti3C2Tx MXene/gelatin ink was developed for patterning electrodes through a facile spray coating. Particularly, the patterned Ti3C2Tx-based coating exhibited good adhesion on the paper substrate against repeated peeling-off and excellent mechanical flexibility against 1000 cyclic stretching. The porous morphology of the coating facilitated the NH3 sensing ability. As a result, the 2D kirigami-shaped NH3 sensor exhibited a good response of 7% to 50 ppm of NH3 with detectable concentrations ranging from 5–500 ppm, decent selectivity over interferences, etc., which could be well-maintained even at 50% stretched state. In addition, with the help of mechanically guided compressive buckling, 3D mesostructured MXene origamis could be obtained, holding promise for detecting the coming direction and height distribution of hazardous gas, e.g., the NH3. More importantly, the as-fabricated MXene/gelatin origami paper could be fully degraded in PBS/H2O2/cellulase solution within 19 days, demonstrating its potential as a high-performance, shape morphable, and environmentally friendly wearable gas sensor.
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