Ti3C2Tx Mxeneベースのナノコンポジットを組み合わせた三分子を使用したマルチアレイガスセンサー

このペーパーでは、合成された三元ナノコンポジットを介して化学物質のマルチアレイガスセンサーを報告します。ワンポット法を使用して、2次元Mxene（Ti3C2Tx）をTi-WO3/Ti3C2Tx）とPD-Doped SNO2（PD-PD-2TXとTi3C2TXと統合します。sno2/ti3c2tx）。TI-WO3/TI3C2TXおよびPD-SNO2/TI3C2TXに基づくガスセンサーは、特に1 ppmアセトンで70％、H2S 1ppmで91.1％を検出する際に、例外的な感度を示します。特に、私たちのセンサーは、アセトンとH2Sの低PPB範囲で顕著なセンシング性能を示しています。具体的には、Ti-WO3/Ti3C2TXセンサーは、アセトンで0.035 PPBの検出限界を示し、PD-SNO2/TI3C2TXセンサーはH2Sで0.116 ppbを示しています。Ti-WO3/Ti3C2TX-およびPD-SNO2/TI3C2TXベースのセンサーを使用した同時測定により、アセトンやH2Sなどの未知の標的ガスの濃度とタイプの両方の評価が可能になります。さらに、Ti-WO3/TI3C2TXおよびPD-SNO2/TI3C2TXナノコンポジットのパフォーマンスを向上させる際のTIおよびPDドーピングの役割を明確にするために、密度汎関数理論計算が実行されます。理論的シミュレーションは、ドーピング効果のより深い理解に貢献し、ガスセンサーのガス応答の強化の根底にあるメカニズムに関する本質的な洞察を提供します。全体として、この作業はガスセンシングメカニズムに関する貴重な洞察を提供し、高性能マルチアレイガスセンシングのための新しいアプローチを導入します。

This paper reports chemiresistive multiarray gas sensors through the synthesized ternary nanocomposites, using a one-pot method to integrate two-dimensional MXene (Ti3C2Tx) with Ti-doped WO3 (Ti-WO3/Ti3C2Tx) and Ti3C2Tx with Pd-doped SnO2 (Pd-SnO2/Ti3C2Tx). The gas sensors based on Ti-WO3/Ti3C2Tx and Pd-SnO2/Ti3C2Tx exhibit exceptional sensitivity, particularly in detecting 70% at 1 ppm acetone and 91.1% at 1 ppm of H2S. Notably, our sensors demonstrate a remarkable sensing performance in the low-ppb range for acetone and H2S. Specifically, the Ti-WO3/Ti3C2Tx sensor demonstrates a detection limit of 0.035 ppb for acetone, and the Pd-SnO2/Ti3C2Tx sensor shows 0.116 ppb for H2S. Simultaneous measurements with Ti-WO3/Ti3C2Tx- and Pd-SnO2/Ti3C2Tx-based sensors enable the evaluation of both the concentration and type of unknown target gases, such as acetone or H2S. Furthermore, density functional theory calculations are performed to clarify the role of Ti and Pd doping in enhancing the performance of Ti-WO3/Ti3C2Tx and Pd-SnO2/Ti3C2Tx nanocomposites. Theoretical simulations contribute to a deeper understanding of the doping effects, providing essential insights into the mechanisms underlying the enhanced gas response of the gas sensors. Overall, this work provides valuable insights into the gas-sensing mechanisms and introduces a novel approach for high-performance multiarray gas sensing.