《表3 金属氧化物气体传感器的不同纳米结构》

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《呼出气传感器进展、挑战和未来》

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金属氧化物传感器的一个缺陷是响应和恢复的动力学缓慢[41]。纳米结构允许更大的表面积，孔径比和原子分布有助于分析物的化学或物理吸附，从而驱动表面氧反应，提高传感器的灵敏度。纳米结构金属氧化物已经成为高灵敏度和潜在低温气体传感器最有希望的候选材料，如表3所示。目前广泛研究的纳米结构包括纳米棒、纳米线、纳米管、纳米带、核-壳结构和纳米纤维等，均表现出了优异的气体传感特性，如图3所示。其中，核-壳结构的p-n纳米异质结成为纳米结构金属氧化物气体传感器的重要平台[36]。p-n纳米异质结在核-壳边界处成形，在p-n界面处产生内置电场，驱动电荷载流子快速分离，加快动态响应[42]。Tian等[43]使用水热法合成了Ni O/ZnO的p-n异质结纳米结构气体传感器，其伏安特性类似二极管，对乙醇的检测限可达4 ppm，具有快速动态响应能力，响应时间为6 s，恢复时间为22 s，其工作温度为200℃相较ZnO气体传感器有明显降低。Shin等[44]证实了在多层自组装SnO2纤维中层间存在多孔结构允许纳米PtO颗粒均匀沉积，形成PtO/SnO2的p-n异质结。这种结构扩展了SnO2的电子耗尽区，提升了灵敏度，对丙酮的检测限可达120 ppb。与未形成异质结的SnO2传感器相比，响应时间从112 s缩短至15 s。