Perovskite oxide scaffolds have attracted attention in the field of gas sensors, perovskite oxides are a class of promising candidates since they operate at relatively low voltage and possess thermal and structural stability. However, the oxides suffer from critical issues such as low surface area and limited surface activity, which arise from high-temperature synthesis and make some limitations of sensing characteristics. To overcome these challenges, we propose a synthetic route to construct numerous heterointerfaces at the oxide nanofibers. We modulated the hole accumulation layer of p-type $La_{0.8}Ca_{0.2}Fe_{0.98}Pt_{0.02}O_3$ nanofibers by binding Pt-dispersed n-type α-$Fe_2O_3$ onto the surface-active sites. Metal-organic framework-mediated α-$Fe_2O_3$ encapsulates Pt species, which we expect to maximize the catalytic activity as a chemical sensitizer. Such nano-sized heterostructures heightened the surface activity of the perovskite oxides, thereby achieving top-ranked acetone sensing characteristics compared to perovskite-type sensing layers ($R_g/R_a$ = 39.8 toward 10 ppm acetone at 250°C). In this work, the synthetic route of perovskite oxide with highly enhanced surface activity would give insight into various catalysis applications.
페로브스카이트 산화물 소재는 페로브스카이트 산화물은 상대적으로 낮은 전압에서 작동하고 열적 및 구조적 안정성을 가지고 있어 가스센서 분야에서 주목을 받는 소재군이다. 그러나 고온 합성에서 발생하는 낮은 표면적 및 제한된 표면 활성 문제를 겪고 있으며, 이는 감지 특성의 한계를 만들어 낸다. 이러한 문제를 극복하기 위해 우리는 페로브스카이트 산화물 나노섬유 표면에 기능화된 이종접합을 구성하는 합성 경로를 제안한다. 금속-유기 골격체를 매개로 제작한 α-$Fe_2O_3$에 Pt를 첨가하여 화학적 증감제로서 촉매 활성을 극대화하고, Pt가 분산된 n-type α-$Fe_2O_3$를 표면 활성 사이트에 결합하여 p-type $La_{0.8}Ca_{0.2}Fe_{0.98}Pt_{0.02}O_3$ 나노섬유의 정공 축적층을 조절하였다. 이러한 나노 크기의 이종 구조는 페로브스카이트 산화물의 표면 활성을 높임으로써 페로브스카이트 유형 감지층(250°C에서 10ppm 아세톤에 대한 $R_g/R_a$ = 39.8)과 비교하여 최고수준의 아세톤 감지 특성을 달성하였다. 이 연구를 통해 향상된 표면 활성을 가진 페로브스카이트 산화물의 합성 경로는 다양한 촉매 응용 분야에 대한 통찰력을 제공할 것으로 기대한다.
