DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.125830

异质结构材料的独特性能使其成为高性能室温（RT）NO2传感的理想候选材料。在此，研究者通过静电纺丝和随后的水热法制备了由在一维（1D）SnO2纳米管（NTs）上垂直生长二维（2D）MoS2纳米薄片组成的p-n异质结。由于垂直取向的薄层形态特征，硫边缘活性位点在MoS2@SnO2异质结构中完全暴露。此外，p-n异质结界面提供了一条从SnO2到MoS2的电子传输通道，这使MoS2可以作为参与NO2气体传感器检测的慷慨电子供体。因此，优化的MoS2@SnO2-2异质结构在室温下对NO2气体的检测具有很高的灵敏度和选择性。响应值为34.67（Ra/Rg）至100ppm，是纯SnO2的26.5倍。它还具有快速的响应和恢复时间（2.2s，10.54s），低检测限（10ppb）以及长达20周的稳定性。这种高性能传感材料的简单制备有利于推动RT NO2气体传感器的大规模生产。

图1.（a）MoS2@SnO2-1、MoS2@SnO2-2和MoS2@SnO2-3的XRD图谱。

图2.（a-d）纯SnO2、MoS2@SnO2-1、MoS2@SnO2-2和MoS2@SnO2-3的SEM图像。

图3.（a-b）MoS2@SnO2-2的TEM图像。a1、a2、b1和b2是标记区域的HRTEM图像。（c-h）明场TEM图像以及Mo、S、Sn和O的元素映射图像。MoS2@SnO2-2的（h）EDS和（i）SAED图谱。

图4.（a）MoS2@SnO2-2的XPS全扫描光谱。MoS2@SnO2-2、SnO2和MoS2的（b）Sn3d，（c）Mo3d和（d）S2p高分辨率XPS光谱。

图5.（a）MoS2@SnO2-2传感器在室温下对100-0.01ppm NO2气体的动态响应-恢复曲线和响应时间。（b）MoS2@SnO2-2传感器对0.01-100ppm NO2的响应和响应时间。（c）6次循环期间MoS2@SnO2-2传感器在室温下对100ppm NO2的可重复性。（d）MoS2@SnO2-1、MoS2@SnO2-2、MoS2@SnO2-3和纯SnO2传感器对不同浓度NO2的响应。（e）MoS2@SnO2-2传感器在20周内对100ppm NO2的响应和响应时间。（f）MoS2@SnO2-2对不同气体（NO2，H2S，NH3，H2和CO）的选择性。

图6.（a-b）以10kHz的频率测量MoS2@SnO2-1、MoS2@SnO2-2、MoS2@SnO2-3和纯SnO2在0.1M KOH电解液中的EIS和MS图。

图7.在置于室温下之前，MoS2@SnO2-2+NO2异质结构的XPS光谱：（a）Sn3d，（b）Mo3d，（c）O1s和（d）N1s。

图8.（a）新鲜的和MoS2@SnO2-2+NO2的FT-IR。（b）MoS2@SnO2-2以及纯SnO2和MoS2的NO2-TPD。MoS2@SnO2-2纳米复合材料的传感机理示意图，（c）在空气和NO2气氛中，SnO2和MoS2纳米复合材料的能带结构。优化的NO2气体分子吸附几何结构可用于：（d）在SnO2（110）表面上垂直生长MoS2。