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研究内容二维紫磷(VP)由于其独特的电学性质和在磷的同素异形体中的高稳定性，在各种传感应用中成为一种新的传感材料。目前，基于VP的分析方法的研究还处于早期阶段。同济大学毛舜 报道了一种基于VP纳米片的场效应晶体管(FET)传感器，用于检测NO 2 和N 2 O气体。该传感器可以实现高达～50%电流变化/ppm的卓越灵敏度和5.9 ppb的低检测限，能够在各种混合气体中进行NO 2 分析。此外，该传感器可以有效区分NO 2 和N 2 O气体，这对当前的FET或化学电阻气体传感器来说是一个巨大的挑战。相关工作以“ Discriminative Analysis of NOx Gases by Two-Dimensional Violet Phosphorus Field-Effect Transistors ”为题发表在国际著名期刊 Analytical Chemistry 上。研究要点要点1. 作者采用机械剥离和液相剥离的方法合成了VP纳米片作为FET气体传感器的半导体通道。制备的VP纳米片在周围环境中表现出典型的p型半导体性能。要点2. 该传感器可以实现高达～50%电流变化/ppm的卓越灵敏度和5.9 ppb的低检测限，能够在各种混合气体中进行NO 2 分析。在不同的氧化性和还原性气体中，VP FET传感器对NO 2 气体显示出高选择性，灵敏度是其他气体的2-20倍。此外，该VP FET传感器可以区分浓度范围为1-10 ppm的NO 2 和N 2 O，具有不同的响应模式和灵敏度。要点3. 作者研究了VP传感器对NO 2 和N 2 O气体的不同传感行为，机理研究表明，气体分子在VP表面的吸附能、键长和N 2 O的分解导致了不同的响应。这项工作是VP气体传感器的先驱研究之一，为NO 2 和N 2 O的判别分析提供了一种新的传感方法，用于温室气体排放监测和空气质量控制。研究图文图1.（a）金电极上的VP纳米片的SEM。（b）VP纳米片的AFM、（c）TEM和（d）HRTEM。（d）插图：VP纳米片的SAED。（e，f）VP纳米片的EDS元素图谱。图2.（a）VP FET器件的输出特性(I ds -V ds )。测试条件：V ds =-1.0至+1.0 V，阶跃电压=0.005 V，V gs =0 V。（b）在周围环境中测试的VP FET器件的传输特性(I ds -V gs )。测试条件：V ds =+0.1 V，V gs =-40至+40 V，阶跃电压=0.1 V。图3.（a）室温下，少层VP FET传感器对NO 2 (0.1-10 ppm)的实时电流响应。（b）传感器响应与NO 2 浓度的相关性。（c）传感器对2 ppm NO 2 的响应和恢复。测试条件：V ds =+0.1 V，V gs =0 V。图4. 少层VP传感器在相同测试条件下对13种不同气体(2 ppm)的（a）实时电流响应和（b）直方图。（c）雷达图显示传感器对混合气体的响应。（d）将少层VP传感器与2 ppm NO 2 进行10次循环测试。图5. 单层VP FET传感器对（a）不同浓度(100 ppb至10 ppm)的NO 2 和（c）N 2 O气体的实时响应。传感器响应与（b）NO 2 和（d）N 2 O的气体浓度的相关性。图6.（a）单层VP FET传感器对5 ppm NO 2 和N 2 O的实时响应。（b）VP的P(111)平面对NO 2 和N 2 O的吸附能以及VP中的磷原子与NO 2 和N 2 O分子中的氮原子之间的键长。（c）NO 2 和N 2 O分子在VP表面的吸附模型。（d）暴露于N 2 O的VP传感器的能带图。文献详情Discriminative Analysis of NO x Gases by Two-Dimensional Violet Phosphorus Field-Effect TransistorsYuehong Yang, Boyang Zong, Qikun Xu, Qiuju Li, Zhuo Li, Shun Mao*Anal. Chem.DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c02894版权声明： 「崛步化学」旨在分享学习交流化学、材料等领域的最新资讯及研究进展。编辑水平有限，上述仅代表个人观点。投稿，荐稿或合作请后台联系编辑。感谢各位关注！