Polymer encapsulation via initiated chemical vapor deposition (iCVD) to enhance stability of Ti 3 C 2 T x MXene-based formaldehyde sensors

甲醛 材料科学 化学气相沉积 硅醇 聚合物 纳米颗粒 化学稳定性 异质结 化学工程 硅氧烷 纳米技术 光电子学 化学 催化作用 有机化学 复合材料 工程类
作者
Shwetha Sunil Kumar,H. Renuka,Nicholas Hattrup,Gerald Wang,Albert A. Presto,B. Reeja‐Jayan
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:11 (28): eadu6682-eadu6682 被引量:28
标识
DOI:10.1126/sciadv.adu6682
摘要

MXene is a class of compounds known for its superior electrical properties and versatile surface chemistries. However, its susceptibility to oxidation-induced degradation under ambient conditions prevents its incorporation into devices. In this work, we enhance the stability of MXene-based devices through encapsulation. We developed a sensor based on a heterojunction of Ti 3 C 2 T x MXene and silver nanoparticles for formaldehyde detection. This sensor is then encapsulated in poly(1,3,5,7-tetravinyl-1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane) deposited via initiated chemical vapor deposition. Encapsulation substantially improved sensor stability, extending the half life span by more than 200%. These findings were reinforced by molecular dynamic simulations. Furthermore, upon hydration, siloxane in the encapsulant forms silanol which reacts with formaldehyde and boosts sensitivity by 1.7 times. We also demonstrate a rapid, low-energy regeneration process that enables the sensor to attain up to 90% of its previous response after degradation. These enhancements position this sensor as a reliable solution for real-time formaldehyde detection, in applications ranging from indoor air quality monitoring to industrial safety.
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