为了能够在低ppb浓度下进行高灵敏且选择性监测NO2气体，这里，通过简单的湿化学方法制备了零维氮掺杂石墨烯点/ SnO2量子点（N-GD–SnO2）异质结构。相较于原始的SnO2，所构建的装置显示出增强的响应（Rg/Ra = 292），在150°C下100 ppb NO2气体浓度时，实现了短的响应时间（181 s），恢复时间为81 s，此外，随着温度降低到50℃，响应能力增加到4336。该传感器还具有独特的性质，在20 ppb NO2超低浓度下，仍保持超高的检测能力。如此显著的提高归因于SnO2与N-GDs之间增强的电子转移以及N-GDs表面上更强的吸附NO2能力。此外，零维形貌具有较大的表面积，更多的活性位点和更好的纳米级界面，这也有助于促进传感性质。最后，该传感器相较于其他气体（SO2，H2S，CO和NH3），对NO2具有更高的选择性。因此，该研究为零维异质结构应用于气体传感提供了一种新方法。
 
Figure1. N-GD功能化SnO2 NP的合成示意图：（a）NGD的合成，（b）SnO2的合成，（c）N-GD功能化SnO2的合成，（d）传感薄膜制备过程，（e–h）N-GD功能化SnO2的FE-SEM横截面图。

 
Figure 2. N-GD–SnO2 NP的（a–b）TEM，（c）HR-TEM和（d）FFT图。N-GD–SnO2 NP的STEM–EDS和元素分布情况：（e）映射区域，（f）C，（g）Sn和（h）O元素。（比例尺：（a）200 nm，（b）50 nm，（c）5 nm（插图2 nm），（d）101/nm，（e-f）1 µm）
 

Figure 3. (a)原始SnO2 和 (b) N-GD–SnO2 NPs 的XPS 谱。
 

Figure 4. （a）原始SnO2在不同温度时检测NO2的情况（循环三次），（b）N-GD–SnO2在不同温度时检测NO2的情况（循环三次），（c）原始SnO2和N-GD–SnO2在不同温度下100 ppb NO2浓度时的响应情况，（d）在150°C下响应时间和恢复时间比较，（e）N-GD–SnO2在不同NO2浓度时的响应情况，插图显示了N-GD–SnO2的检出限以及20 ppb NO2时的响应情况，（f）原始SnO2和N-GD–SnO2对1 ppm气体的选择性。

 
Figure 5. N-GD–SnO2用于NO2 传感时的增强机制。

    该研究工作由韩国成均馆大学Jeong Min Baik课题组于2020年发表在Journal of Materials Chemistry A期刊上。原文：Zero-dimensional Heterostructures: N-Doped Graphene Dots/SnO2 for Ultrasensitive and Selective NO2 Gas Sensing at Low Temperatures。

本帖摘自《石墨烯杂志》公众号：