中国化学会第32届学术年会
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金属硫族化合物量子点气凝胶NO2气体传感器的研究
李树伟 张亮*

分会

第二分会:纳米传感

摘要

空气中过量的NO2气体会极大地威胁人类的生命健康,因此研发高性能、低成本、易制备的NO2气体传感器变得尤为重要。量子点具有量子限域效应、超高比表面积等特性,在光探测器、光催化、太阳能电池以及传感器等领域得到了广泛研究及应用[2-4]。通过电化学凝胶法制备的新型CdS量子点气凝胶NO2传感器在室温下展现出了优异性能:较短的响应及恢复时间(29/28 s)、超低的检测极限(11 ppb)、超高的稳定性和可重复制备性。通过第一性原理计算,我们揭示了上述量子点气凝胶传感器具有超高NO2检测灵敏性的成因:实验制得的富硫且部分硫被氧化的CdS凝胶表面比其他表面具有更强的NO2吸附和更多的电荷转移;而其优异的NO2检测选择性则归结于:与其他气体相比,上述CdS凝胶表面对NO2具有更强的吸附能以及更多的电荷转移。为了进一步提高CdS凝胶量子点在NO2响应方面的不足,探究了部分Pb掺杂对性能的影响。通过DFT计算结合机器学习的方法,深入探究了PbxCd1-xSe凝胶量子点的结构和气敏性能,为后续开发NO2传感性能更加优异的金属硫族化合物量子点气凝胶材料提供了理论基础。

关键词

金属硫族化合物;量子点气凝胶;NO2传感器;第一性原理计算;机器学习

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