In semiconducting metal oxides (SMOs) based gas sensor field, one-dimensional nanostructures such as nanofiber (NF), nanobelt (NB) and nanotube (NT) have received great attention because of their high surface-to-volume ratio which offers high gas accessibility for enhanced surface reactions. To further improve sensitivi-ty and selectivity of gas sensing layers, SMO nanofabrication techniques have been widely explored, especially for synthesis of highly porous SMOs nanostructures with further increased reaction surface area through burn-ing out of incorporation of diverse sacrificial templates or control of calcination heating rate to induce Ostwald-ripening. In addition, introducing heterojunctions, i.e., n-n, p-p, and p-n can induce energy band bending and expansion of depletion region on SMOs nanostructures.
Here in, Bi-modally meso- (2-50 nm) and macro-porous (>50 nm) $WO_3$ NBs functionalized with sub-3 nm Pt catalysts were fabricated via electrospinning technique followed by subsequent calcination. Furthermore, Porous $Co_3O_4$/$SnO_2$ NTs$ were prepared via electrospinning technique combined with galvanic replacement reac-tion (GRR). Bi-modally porous $WO_3$ NBs functionalized by Pt catalysts showed remarkably high hydrogen sul-fide ($H_2S$) response ($R_{air}$/$R_{gas}$ = 61 @ 1 ppm) and superior selectivity to $H_2S$ against other interfering gases, i.e., acetone ($CH_3COCH_3$), ethanol ($C_2H_5OH$), ammonia ($NH_3$), and carbon monoxide (CO). Also, the designed sensing layers of $Co_3O_4$/$SnO_2$ NTs, which are obtained by 4h of GRR, exhibited remarkably enhanced gas response ($R_{air}/R_{gas} = 68.2$), compared with that of $Co_3O_4$ NFs ($R_{gas}$/$R_{air}$ = 1.2) at 5 ppm of acetone molecule as well as superior cross-selectivity against 7 other molecules, i.e., $C_2H_5OH$, $CH_3SH$, $H_2S$, $C_7H__8$, $C_5H_{12}$, $NH_3$ and CO.
금속산화물 기반의 가스센서 분야에서, 나노섬유, 나노벨트, 그리고 나노튜브 구조와 같은 1차원 나노구조체는 높은 부피대비 비표면적 지니고 있어 넓은 표면반응을 유도할 수 있기 때문에 주목을 받고 있다. 감지소재의 감도와 선택성을 증대시키기 위해, 금속산화물 나노구제치의 제작 기술이 광범위하게 연구되었으며, 특히 다양한 희생 템플레이트 사용 또는 오스왈드 라이프닝을 유도하기 위해 열처리 승온속도 조절과 같은 방법을 이용함으로써 비표면적을 증대시킬 수 있다. 또한, n-n, p-p, and p-n과 같은 이종접합을 사용함으로써 어너지 밴드밴딩을 유도할 수 있으며, 감지소재내의 전하공핍층을 확장할 수 있다.
이 연구에서, 전기방사법을 이용하여 얻어진 3 nm 이하의 작은 Pt 촉매가 결착된 크고 작은 기공들이 존재하는 텅스텐산화물 나노벨트를 제작하였다. 또한, 전기방사법과 갈바닉치환을 결합하여 다공성 코발트산화물/주석산화물 나노튜브구조를 제작하였다. Pt촉매가 결착된 이중분포의 다공성 텅스텐옥사이드 나노벨트는 뛰어난 황화수소 반응을 보였으며($R_{air}$/$R_{gas}$ = 61 @ 1 ppm), acetone ($CH_3COCH_3$), ethanol ($C_2H_5OH$), ammonia ($NH_3$), and carbon monoxide (CO) 에 대해 뛰어난 선택성을 보였다. 또한, 4시간 갈바닉 치환된 코발트산화물/주석산화물 나노튜브는 5 ppm 아세톤에 대하여 코발트산화물 나노섬유($R_{gas}$/$R_{air} = 1.2) 대비 뛰어난 감지특성($R_{air}$/$R_{gas}$ = 68.2)을 보였을뿐만 아니라, 7가지 다른가스($4C_2H_5OH$, $CH_3SH$, $H_2S$, $C_7H_8$, $C_5H_{12}$, $NH_3$ and CO)에 대해 선택성을 보였다.
