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東華大學材料科學與工程學院、纖維材料改性國家重點實驗室Fuyou Ke等--一鍋法合成氧化錫/還原氧化石墨烯復合涂層織物用于快速響應/恢復速率的穿戴式氨傳感器
       以聚酰亞胺(PI)織物為柔性襯底,通過靜電逐層自組裝和原位水熱法制備了氧化錫(SnO2)/還原氧化石墨烯(rGO)復合涂層織物(PI-SnO2/rGO)。采用FTIR、Raman、XPS和SEM對PI-SnO2/rGO的形貌和微觀結構進行了表征,并對其在室溫下的氨(NH3)傳感性能進行了測試。結果表明:復合涂層中SnO2納米顆粒的平均尺寸約為3 nm, SnO2與rGO之間存在較強的界面相互作用。因此,PI-SnO2/rGO對NH3表現出n型敏感,在50- 400ppm范圍內具有良好的線性響應(R2 =0.995),高靈敏度(100ppm NH3為5.16%),快速響應/回收率(94 s/57 s)和優異的選擇性。此外,該傳感器具有良好的機械魯棒性。2000次拉伸后,靈敏度僅下降3%。
 
圖1. PI-SnO2/rGO的制作流程。
  圖2. PI-SnO2/rGO和PI-Sn4+/GO樣品的(a)FT-IR光譜,(b)拉曼光譜,(c) XPS全光譜,(d) C1s光譜,(e) O 1s光譜和(f) Sn3d光譜。
  圖3. (a)原始PI, (b)堿處理后Pl和(c) PI-SnO2/rGO的SEM圖像,SnO2/rGO復合涂層的(d) TEM圖像,(e) HRTEM圖像和(f) SAED圖像。
  圖4. (a) PI-SnO2/rGO在室溫下對100ppm氨的響應-恢復曲線,(b)隨氨濃度的響應(插圖為50- 400ppm濃度范圍內的線性擬合曲線),(c)不同氨濃度下PI-SnO2/rGO的響應時間和恢復時間,(d) PI-SnO2/rGO的選擇性。
 
圖5. (a) PI-SnO2/rGO的循環穩定性,(b) 36天的傳感器穩定性試驗,(c)拉伸試驗光學圖像,(d) 2000次拉伸(10%應變)傳感器穩定性,(e) 2000次拉伸后PI-SnO2/rGO的SEM圖像,(f) PI-SnO2/rGO室溫下氨傳感機理方案。

       相關研究成果由東華大學材料科學與工程學院、纖維材料改性國家重點實驗室Fuyou Ke等人于2022年發表在Journal of Alloys and Compounds (https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.167585)上。原文:One-pot synthesis of tin oxide/reduced graphene oxide composite coated fabric for wearable ammonia sensor with fast response/recovery rate。

轉自《石墨烯研究》公眾號
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