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太原理工大学桑胜波:静电纺丝制备SnO2掺杂NiO异质结构纳米纤维用于新型甲醛催化氧化传感器

学术动态    2022-06-07 15:10

DOI: 10.1016/j.microc.2022.107579

 

迄今为止,关于气态甲醛(HCHO)检测的文献较多,但与气态HCHO具有同等危害性的液态HCHO很少受到人们的关注。本工作采用静电纺丝纳米材料制备工艺来构建液态HCHO电化学传感器。首先,设置了五组不同的电极材料,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、循环伏安法(CV)和电化学频率阻抗(EIS)测试了结果最好的材料(SnO2/NiO NFs(No.3))。然后分析了电化学传感器的检测原理和HCHO催化氧化的电极反应过程。最后,通过循环伏安法和电位极化法分析了SnO2/NiO NFs(No.3)催化氧化HCHO反应的检测限(LOD)、检测范围、选择性和稳定性。

 

图1.(a)NiO(No.1)、(b)SnO2/NiO(No.2)、(c)SnO2/NiO(No.3)、(d)SnO2/NiO(No.4)和(e)SnO2(No.5)的FE-SEM图像。

 

图2.(a)NiO NFs(No.1),(b)SnO2 NFs(No.5)以及(c)SnO2/NiO NFs(No.2)、SnO2/NiO NFs(No.3)和SnO2/NiO NFs(No.4)的XRD光谱。

 

图3.(a)GCE、NiO NFs(No.1)、SnO2/NiO NFs(No.2)、SnO2/NiO NFs(No.3)、SnO2/NiO NFs(No.4)和SnO2 NFs(No.5)在含5mM HCHO的0.1M NaOH中的CV(扫描速率:50mV/s)。(b)GCE、NiO NFs(No.1)、SnO2/NiO NFs(No.2)、SnO2/NiO NFs(No.3)、SnO2/NiO NFs(No.4)和SnO2 NFs(No.5)的EIS。

 

图4.(a)NiO NFs(No.1)在有无5mM HCHO的0.1M NaOH中的CV(扫描速率:50mV/s)。(b)SnO2/NiO NFs(No.2)在有无5mM HCHO的0.1M NaOH中的CV(扫描速率:50mV/s)。(c)SnO2/NiO NFs(No.3)在有无5mM HCHO的0.1M NaOH中的CV(扫描速率:50mV/s)。(d)SnO2/NiO NFs(No.4)在有无5mM HCHO的0.1M NaOH中的CV(扫描速率:50mV/s)。(e)SnO2 NFs(No.5)在有无5mM HCHO的0.1M NaOH中的CV(扫描速率:50mV/s),(f)在有无5mM HCHO的条件下,NiO NFs(No.1)、SnO2/NiO NFs(No.2)、SnO2/NiO NFs(No.3)、SnO2/NiO NFs(No.4)和SnO2 NFs(No.5)的特征氧化峰值电流对比。

 

图5.NiO/SnO2 NFs电化学传感器用于HCHO催化的示意图。

 

图6.(a)SnO2/NiO NFs(No.3)在含5mM HCHO的0.1M NaOH中于不同扫描速率(10mV/s-140mV/s)下的CV。(b)扫描速率平方根与特征氧化峰值电流之间的线性关系。

 

图7.(a)SnO2/NiO NFs(No.3)在不同HCHO浓度的0.1M NaOH中的CV,扫描速率为50mV/s。(b)HCHO浓度与特征氧化峰值电流之间的线性关系。

 

图8.(a)在不同HCHO浓度下SnO2/NiO NFs(No.3)的恒电位极化。(b)HCHO浓度与电流响应之间的线性关系。(c)SnO2/NiO NFs(No.3)在C2H5OH、C3H8O、CH3COOH、CH3OH和CH3COCH3等干扰下的恒电位极化,以及(d)SnO2/NiO NFs(No.3)在0.1M NaOH中于50mV/s下的稳定性。