DOI：10.1016/j.snb.2019.127638
氧化铈(CeO2)在Ce3+和Ce4+离子之间通过其独特的氧化还原反应来储存氧的能力，将在气体检测中起到至关重要的作用。因此，为了提高甲醇的响应，建议通过钯元素（Pd）掺杂来调节Ce3+和Ce4+离子的比例。采用低成本的静电纺丝法成功制备了原始和掺杂Pd的CeO2纳米纤维。TEM结果证实了Pd成功地掺杂到具有均匀形貌的CeO2材料中。XPS结果表明，掺杂钯以钯氧化物（PdO）的形式存在，钯掺杂会影响Ce3+/Ce4+的摩尔比，从而影响CeO2纳米纤维的气敏性能。传感结果表明，3%Pd-CeO2传感器在200℃对100ppm甲醇的响应最高，约为纯CeO2传感器的4倍。值得注意的是，3%Pd-CeO2传感器可以检测到低浓度至5ppm的 CH3OH，明显响应为1.92。增强的甲醇传感性能可归因于Pd掺杂诱导的Ce3+/Ce4+比值与PdO/CeO2 p-n异质结之间的协同效应。这些结果表明，适当的Pd掺杂CeO2是一种潜在的用于监测甲醇气体的气敏材料。
图1.（a）纯CeO2和Pd-CeO2样品的XRD图谱；（b）（a）中的部分放大的X射线衍射图；（c）纯CeO2和Pd-CeO2样品的拉曼光谱；（d）（c）中的部分放大的拉曼光谱。
图2.（a）纯CeO2、（b）1%Pd-CeO2、（c）2%Pd-CeO2、（d）3%Pd-CeO2和（e）5%Pd-CeO2样品的SEM图；（f）纯和Pd-CeO2样品的平均直径分析。
图3.（a）纯CeO2、（b）1%Pd-CeO2、（c）2%Pd-CeO2、（d）3%Pd-CeO2和（e）5%Pd-CeO2的TEM图像样品；（f）3%Pd-CeO2样品的EDX光谱（d）及其相应的HRTEM图像（g）和（h）；（i）3%Pd-CeO2样品的HAADF-STEM图像，以及Ce、Pd和O的元素映射图像。
图4.3%Pd-CeO2样品的XPS光谱：全扫描光谱（a）；Pd（b）、O（c）和Ce（d）的精细光谱； Ce3+离子的百分比与钯掺杂量（e）之间的关系。
图5.（a）在175-275℃的温度范围内测试的纯CeO2和Pd-CeO2传感器对100ppm甲醇的响应；（b）CeO2传感器在200℃的响应与Pd掺杂含量之间的关系；（c）在5ppm至2000ppm的不同浓度下,纯CeO2和Pd-CeO2传感器在200℃的甲醇响应；（d）在5ppm至50ppm的不同浓度下，测定的纯CeO2和Pd-CeO2传感器在200℃的甲醇响应。
图6.（a）在不同的相对湿度下，所有传感器在200℃的基线电阻与Pd含量的关系；（b）在不同的相对湿度下，所有传感器在200℃相对于Pd含量对50 ppm甲醇的响应。
图7.（a）纯CeO2和Pd掺杂CeO2传感器在200℃对不同CH3OH气体浓度（5-2000ppm）的动态响应恢复曲线；（b）纯CeO2和Pd掺杂CeO2传感器在200℃对100ppm甲醇的动态响应恢复曲线；（c）纯CeO2和Pd掺杂CeO2传感器在200℃对100ppm甲醇的响应/恢复时间；（d）在100ppm下，纯CeO2和3%Pd-CeO2传感器在200℃对H2、CO、CH3OH、C6H6、NH3和C2H5OH的选择性；（e）3%Pd-CeO2传感器在200℃对100ppm甲醇的重复性试验；（f）3%Pd-CeO2传感器在200℃对100 ppm甲醇的稳定性测试。
图8.（a）Pd-CeO2传感器暴露于空气和甲醇气体的示意图；（b）空气和甲醇中纯CeO2和Pd-CeO2传感器的电阻变化；（c）n型CeO2/p型PdO异质结的能带图。
