基于表面修饰PDMS和3D - graphene / CNT网络的摩擦电效应增强了自供电NO2气体传感器对亚pb级的灵敏度

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:46
文章英文标题
Enhanced sensitivity of self-powered NO2 gas sensor to sub-ppb level using triboelectric effect based on surface-modified PDMS and 3D-graphene/CNT network
正文
基于自供电触头电气化的柔性NO2气体传感器在室温下已被一种简单、经济有效的能量产生方法所研究。将垂直表面修饰的聚二甲基硅氧烷( PDMS )接触到石墨烯或3D-石墨烯/ CNT网络后，结果机械能转化为电能。在相对湿度为40 ~ 45 %的环境中，石墨烯和3D-石墨烯/ CNT样品的峰峰开路电压分别在6.2   V和25.4   V左右。然后，一系列极低的NO2气体浓度在ppb级系统地控制了自供电传感器输出的产生电压。由于3D -石墨烯/ CNT与表面修饰的PMDS之间具有较大的面积接触、高效的摩擦电效应，自供电NO2气体传感器在高灵敏度、机械鲁棒性、稳定性和线性等方面表现出良好的性能。在10ppb NO2下，3D-石墨烯/ CNT的输出电压和传感器响应分别得到约23.1   V和9.1 %。还考察了湿度对传感器响应和制备传感器选择性的影响。因此，本文的工作激发了基于摩擦电纳米发电机的自供电系统在气敏领域的实用性和创新性。
文章内容（英文）
Self-powered contact electrification based flexible NO 2 gas sensor has been investigated by a simple and cost-effective energy generation method at room temperature. After contact vertically surface-modified polydimethylsiloxane (PDMS) to graphene or 3D-graphene/CNT network; result mechanical energy converts into electrical energy. In relative humidity environment of 40–45%, the peak-to peak open circuit voltage were around 6.2 V and 25.4 V for graphene and 3D-graphene/CNT sample, respectively. Then a series of very-low NO 2 gas concentration at ppb level systematically controlled generated-voltage at output of self-powered sensor. Thanks to larger area contact, high-efficient triboelectric effects between 3D-graphene/CNT and surface-modified PMDS, the self-powered NO 2 gas sensor showed promising results in terms of high sensitivity, mechanical robust, stability and linearity. The output voltage and sensor response of 3D-graphene/CNT obtained approximately 23.1 V and 9.1% at 10 ppb NO 2 . The effects of humidity on sensor response and selectivity of fabricated sensor were also investigated. The works therefore stimulate practicability and innovative approach for triboelectric nanogenerator based self-powered system towards gas sensing applications.
来源出处
Journal|[J]Nano EnergyVolume 87, 2021.
DOI
https://doi.org/10.1016/J.NANOEN.2021.106165

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