Pt掺杂ZnSnO3纳米立方体对ppb级NO2的敏感强化研究

采用简易的一步水热法优化合成出不同Pt浓度掺杂的钙钛矿型ZnSnO₃纳米立方体（ZSNCs），并利用XRD、SEM、TEM、EDS和XPS等表征手段对所制备材料的晶体结构、微观形貌、表面特性等进行了详细的分析表征。研究发现，所制备的Pt掺杂ZSNCs纳米立方体形貌均一，边长约为 400 nm，引入的Pt以PtO和PtO₂的形式均匀负载在ZSNCs纳米立方体的表面上。以所获Pt掺杂ZSNCs纳米立方体为敏感材料制备出气敏元件，并详细研究了其气敏特性。结果表明，Pt掺杂可有效提升ZSNCs纳米立方体对NO₂的敏感能力，当Pt掺杂浓度为1%（Pt/Zn摩尔比）时，ZSNCs纳米立方体对NO₂具有最佳的气敏特性。在125℃的最佳工作温度下，1% Pt掺杂ZSNCs纳米立方体对500 ppb NO₂的灵敏度为16，是未掺杂ZSNCs纳米立方体的11倍，且检测下限低于50 ppb，同时气敏元件也具有优异的稳定性和NO₂选择性。结合结构表征和气敏特性测试结果，综合电子敏化和化学敏化效应阐述了Pt掺杂对ZnSnO₃纳米立方体NO₂敏感性能的增强机理，并建立了气敏反应模型。