DOI: 10.1016/j.snb.2021.129456

在本研究中，采用同轴静电纺丝技术制备了具有不同壳层厚度的Cr2O3-TiO2核壳纤维（Cr-Ti CS-Fs）。通过优化TiO2壳层厚度，提高了Cr-Ti CS-Fs对丙酮的气敏性能。随着TiO2壳层厚度的增加，Cr-Ti CS-Fs对丙酮的响应由p型转变为n型。此外，Cr2O3-TiO2异质结的形成使气敏传感器对目标气体具有较短的响应时间和恢复时间。本文还探讨了核壳结构纤维气敏性能提高的可能机理。

图1.Cr-Ti CS-Fs的形成示意图。插图：Cr-Ti CS-1.0的示意图和TEM图像。

图2.Cr2O3-Fs，TiO2-Fs，Cr-Ti CS-x（x=0.25、0.5、1.0、1.5、2.0）基传感器的示意图。插图：TiO2-Fs的示意图和FESEM图像。

图3.（a）Cr2O3-Fs，（b-f）Cr-TI CS-x（x=0.25、0.5、1.0、1.5、2.0）和（g）TiO2-Fs的XRD光谱。

图4.（a）Cr2O3-Fs，（b）Cr-TI CS-0.25，（c）Cr-TI CS-0.5，（d）Cr-TI CS-1.0，（e）Cr-TI CS-1.5，（f）Cr-TI CS-2.0，（g）TiO2-Fs的FESEM图像。

图5.（a）TiO2-Fs，（b）Cr-Ti CS-0.25，（c）Cr-Ti CS-0.5，（d）Cr-Ti CS-1.0，（i）Cr2O3-Fs的TEM图像，（e-h）Cr-TI CS-1.0的STEM图像，以及Cr、Ti和O元素映射。

图6.壳厚度随TBOT含量变化的曲线图。

图7.（a）不同工作温度下的传感器响应，（b）在最佳工作温度下，Cr-Ti CS-x（x=0.25、0.5、1.0，1.5、2.0）、TiO2-Fs和Cr2O3-Fs基传感器对50ppm不同气体的选择性。

图8.（a-h）瞬态响应曲线以及（i）Cr2O3-Fs基、TiO2-Fs基和Cr-Ti CS-x（x=0.25、0.5、1.0、1.5、2.0）基传感器在最佳工作温度下对10-100ppm丙酮的灵敏度与丙酮浓度之间的关系。

图9.在最佳工作温度下，Cr2O3-Fs基、TiO2-Fs基和Cr-Ti CS-x（x=0.25、0.5、1.0、1.5、2.0）基传感器对50ppm丙酮的响应/恢复时间。

图10.Cr-Ti CS-0.5基传感器在230℃下对50ppm丙酮响应的（a）重复性试验，（b）长期稳定性测试，（c）湿度变化对基线的影响，（d）湿度变化对传感性能的影响。

图11.Cr-Ti CS-0.5基传感器在230℃下对（a）10ppm NO2，（b）100ppm NO2，（c）50ppm丙酮（存在10ppm NO2），（d）50ppm丙酮的响应。

图12.具有不同壳厚度的（a）Cr2O3-Fs，（b）TiO2-Fs和（c-d）Cr-Ti CS-Fs基传感器的气敏原理。

图13.（a）Cr2O3-Fs和（b）TiO2-Fs的UPS测量。

图14.（a-b）Cr2O3-Fs和（c-d）TiO2-Fs的UV-Vis透射光谱。

图15.（a）Cr2O3和TiO2以及（b）Cr2O3-TiO2异质结的能带结构图。