Surface functionalization of ion-in-conjugation polymer sensors for humidity-independent gas detection at room temperature

表面改性 材料科学 聚合物 湿度 离子 化学工程 复合材料 化学 有机化学 气象学 物理 工程类
作者
Zekun Chen,Chuang Yu,Weiwei Bai,Wen Ye,Jia Wang,Jialiang Wei,Yang Wang,Jinghui He,Jianmei Lu
出处
期刊:Sensors and Actuators B-chemical [Elsevier BV]
卷期号:372: 132654-132654 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.snb.2022.132654
摘要

Organic semiconductors rising as promising chemiresistive materials due to their high sensitivity and high selectivity towards target gas molecules. However, severe interference from moisture remains unsolved despite years of materials innovation. Herein, we realized humidity-independent detection of NO 2 as low as 40 parts-per-billion (ppb) at varied humidity up to 80% RH and room temperature (RT) through functionalization of the organic semiconductor film by polyvinylidene fluoride (PVDF) fibers. This strategy of PVDF surface functionalization is not only universally applicable to different gas sensing materials. The hydrophobic PVDF fibers repel water vapor but allow NO 2 diffusing onto the beneath sensing layer, achieving a time stability up to five months at 80% RH. The sensor devices are endowed with good flexibility (bended to 90° for 5000 times) by sticking the rigid organic semiconductor particles from cracking by the fibers during device bending. Our method is hopefully applicable to a wider range of organic semiconductors, prompting more organic gas sensors with excellent humidity-resistant performance. We realized humidity-independent detection of NO 2 at 80% RH as low as 40 ppb at room temperature. It has excellent gas selectivity, batch stability, and time stability up to five months at 80% RH. This strategy will provide new ideas for gas sensors with excellent humidity-resistant performance. • Highlighting the model of NO 2 alarm system detect 40 ppb in 80% ambient environment. • The PVDF surface functionalization has universality in some new organic polymers. • The sensor has brilliant performance such as batch stability and high NO 2 selectivity.
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