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作者：张彪;益恒;陈毕谣;刘泓宇;李学林;朱建锋;殷澍;施佩;
单位：陕西科技大学材料科学与工程学院,陕西科技大学文物保护科学与技术学院,地下文物保护材料与技术教育部重点实验室;西部宝德科技股份有限公司;日本东北大学多元物质科学研究所;
摘要：以MXene-Ti_3C_2和钛酸丁酯为原料,通过水热法在不同水热温度下制备出TiO_2/Ti_3C_2复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、氮气吸附脱附、Raman光谱等对制备出的TiO_2/Ti_3C_2复合材料进行了结构和形貌表征。对TiO_2/Ti_3C_2复合材料进行了室温氨气敏感性能研究。结果表明:复合材料相较于纯相TiO_2纳米颗粒和Ti_3C_2具有更加优异的响应性,150℃水热得到的复合材料(样品TiO_2/Ti_3O_2-150),TiO_2颗粒负载较均匀且团聚现象较弱,比表面积较高,孔径较小,相较于180℃和210℃的样品响应值更高;当氨气浓度为300μL/L时,样品TiO_2/Ti_3O_2-150气敏响应值达到34.77,相比于纯相TiO_2响应值提升了7倍以上,响应时间也由43 s缩短到了28 s,恢复时间由49 s缩短为37 s。此外,该样品在5种气体中表现出对氨气极高的选择性,且具有长期的响应稳定性。复合材料较纯相TiO_2具有更优异的气敏性能:一方面归因于Ti_3C_2的负载提升了复合材料的电子传输速率;另一方面两者复合产生的异质结界面势垒增大了气敏响应过程的电阻变化,从而使得气敏响应更加灵敏。
关键词：二氧化钛;碳化钛;水热法;气体传感器
基金资助：国家自然科学基金(52102108,52102026); 中国博士后科学基金面上资助项目(2021M691997); 陕西省外国专家服务计划项目(2024WZ-YBXM-17)
