DOI: 10.1016/j.jcis.2021.04.125

由于氢气燃烧的唯一产物是水，并且氢气可通过太阳能电解水生成，鉴于其具有实现可再生和可持续发展的潜力，被视为一种理想的二次能源。然而，需要具有高响应性、高选择性以及快速响应和恢复时间的氢气传感器在生产、运输和使用过程中监测氢气的存在和浓度。为了满足上述要求，采用静电纺丝法和紫外光下的浸渍方法将NiO和PdO共掺杂于In2O3纳米管上。所制备的氢气传感器在操作温度为160℃时表现出487.52的超高响应，1s的快速响应时间和高选择性，优于先前报道的单金属掺杂氢气传感器。出色的气体传感性能可归因于电阻调制、PdO化学增感作用以及NiO催化作用的协同效应。这项研究表明，与仅掺杂PdO或NiO相比，在In2O3纳米管上共掺杂PdO和NiO有效地改善了其氢气传感特性，为快速准确地检测氢气提供了一种潜在的方法。

图1.纯的和经掺杂的In2O3样品的XRD图。

图2.（a）纯In2O3纳米管，（b）NiO-In2O3纳米管，（c）PdO-In2O3纳米管，（d）PdO/NiO-In2O3纳米管的SEM图像。

图3.（a）PdO/NiO-In2O3纳米管的TEM图像，（b-c）HRTEM图像，（d-h）元素映射图像。

图4.（d）PdO/NiO-In2O3纳米管的Pd3d XPS光谱和（b）Ni2p XPS光谱。

图5.（a）纯的和经修饰的In2O3纳米管对5ppm氢气的响应随操作温度的变化，（b）氢气浓度在0.1至5ppm之间的气体响应曲线。

图6.PdO/NiO-In2O3纳米管在160℃、不同氢气浓度下的动态响应-恢复曲线：（a）0.1ppm，（b）0.3ppm，（c）0.5ppm，（d）1ppm，（e）3ppm，（f）5ppm。

图7.在300℃下检测5ppm氢气时，纯In2O3和经修饰的In2O3纳米管的响应-恢复特性。

图8.纯In2O3、NiO-In2O3、PdO-In2O3和PdO/NiO-In2O3纳米管气体传感器的选择性。

图9.（a）重复性试验显示PdO/NiO-In2O3纳米管在160℃下检测5ppm氢气时的响应-恢复传感循环，（b）稳定性试验显示PdO/NiO-In2O3纳米管传感器30天内的响应性能。

图10.纯In2O3的氢气传感机理示意图以及PdO和NiO共修饰的增强作用。

图11.所有传感器在空气中的电阻与工作温度的关系。