Enhanced dual gas sensing performance of MoS2/MoO3 nanostructures for NH3 and NO2 detection

材料科学 纳米复合材料 吸附 异质结 热液循环 退火(玻璃) 纳米技术 响应时间 导电体 化学工程 光电子学 复合材料 计算机科学 化学 计算机图形学(图像) 工程类 有机化学
作者
Priya Pradeep Kumar,Vinod Singh
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier BV]
卷期号:50 (12): 21978-21988 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2024.03.312
摘要

Highly sensitive p-MoS2/n-MoO3 nanocomposite-based chemo-resistive gas sensors are synthesized by varying the reducing agents using hydrothermal synthesis followed by thermal annealing in an Ar environment for NH3 and NO2 detection at 50 °C. Structural characterizations confirmed the existence of MoS2 nanoflakes and MoO3 nanoplatelets and the appearance of abundant oxygen adsorption sites and sulfur vacancies in the nanocomposites. The MoS2:MoO3-based sensor (without any reducing agent) showed preferential detection of NH3 with 52% sensor response for 5 ppm gas concentration having response/recovery times of 28 s/97 s with n-type sensing behavior dominated by MoO3 charge carriers. On the contrary, NO2 gas attracts electrons from the MoS2 surface, exhibiting p-type sensing behavior with a sensor response of 42 % consisting of response/recovery times of 56 s/116 s with 5 ppm concentration at 50 °C. More interestingly, different adsorption sites and conductive channels play a huge role in the MoS2:MoO3 nanocomposite for exhibiting opposite sensing behaviours upon exposure to NH3 and NO2 gases. Enhanced sensitivity is dedicated to synergistic effects appearing due to the construction of p-n heterojunction to strengthen carrier transport by enhancing the sensor response. The present work provides a unique methodology for constructing MoS2:MoO3-based sensors and the effect of reducing agents on various MoS2:MoO3-based sensors. Moreover, our study recommends the plausible use of the MoS2:MoO3 composite-based heterojunctions to provide a constructive strategy for improving the performance of gas sensors.
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