中国煤油大学张冬至&于连栋J. Colloid Interface Sci.：CdS/Co3O4绿光引发丙酮气体传感器的构建及其在检测糖尿病生物标记物中的应用

DOI: 10.1016/j.jcis.2021.08.022

半导体的形态和布局特性对其气敏特性存在紧张影响。公道设计和合成具有特别布局的异质结可以有用进步传感器性能。在此，通过静电纺丝法联合水热法合成了氧化钴（Co3O4）纳米纤维/硫化镉（CdS）纳米球杂化物，用于检测丙酮气体。通过调治CdS的负载量，CdS/Co3O4传感器在室温（25℃）下对丙酮的传感性能得到了明显改进。尤其，CdS/Co3O4在520nm绿光下对50ppm丙酮气体的相应进步了25％，同时相应/规复时间收缩到5s/4s。这可归因于CdS和Co3O4之间形成的异质结以及光引发对外貌载流子浓度的影响。同时，奇特的高孔隙率纤维布局和钴离子的催化作用也对性能的进步起着至关紧张的作用。别的，还对现实糖尿病呼吸举行了试验模仿，证明白该传感器在将来疾病帮助诊断中的应用潜力。

图1.CdS/Co3O4纳米复合薄膜传感器的制备历程。

图2.丙酮传感丈量体系表示图。

图3.（a）CdS/Co3O4复合质料的XRD图。（b）CdS纳米球、（c）Co3O4纳米纤维和（d）CdS/Co3O4纳米复合质料的SEM图像。

图4.（a）Co3O4和（b）CdS/Co3O4样品的TEM显微照片。（c）Co3O4和（d）CdS样品的HRTEM显微照片。

图5.CdS/Co3O4样品的XPS光谱：（a）Co2p芯能级光谱，（b）O1s芯能级光谱，（c）S2p芯能级光谱和（d）Cd3d芯能级光谱。

图6.（a）CdS/Co3O4纳米复合质料的N2吸附-解吸等温线和孔径漫衍（插图）。（b）CdS、Co3O4和CdS/Co3O4传感器的电流-电压曲线。

图7.（a）在5次重复试验中，Co3O4中含差别CdS负载率的样品对50ppm丙酮气体的相应。（b）丈量CdS/Co3O4传感器对0.5-100ppm浓度范畴内丙酮的电阻。（c）CdS/Co3O4传感器相应与丙酮浓度的函数干系。（d）CdS/Co3O4和Co3O4薄膜传感器在25℃下对50ppm丙酮气体的相应和规复特性。

图8.（a）CdS/Co3O4传感器的重复性。（b）在5次重复试验中，CdS/Co3O4传感器在25℃下对50ppm种种气体的选择性。（c）CdS/Co3O4传感器在25℃下对10、50和100ppm丙酮气体的恒久稳健性。（d）在5次重复试验中，相对湿度对CdS/Co3O4传感器在25℃下的初始电阻和丙酮传感特性的影响。

图9.（a）CdS和CdS/Co3O4样品的紫外-可见光谱。（b）通过Tacu图法得到的（αhv）2与光子能量（hv）的干系，并估算样品的有用带隙。

图10.（a）CdS/Co3O4传感器在3-4.4V电压、差别光照条件下袒露于20ppm丙酮气体的相应（60mW/cm2-90mW/cm2）。当存在或不存在绿光照明时CdS/Co3O4基传感器的（b）相应、（c）拟合曲线和（d）相应/规复时间。

图11.Co3O4/CdS传感器的呼吸气体阐发。（a）用气囊网络康健试验者的呼吸。（b）通过将2ppm丙酮注入康健人呼出的气体中来模仿糖尿病患者的呼吸。（c）传感器在模仿糖尿病患者呼吸情况中的相应曲线。（d）在5次重复试验中模仿糖尿病呼吸、2ppm丙酮和康健呼吸的相应值。

图12.（a）CdS/Co3O4异质布局在丙酮气体中的表示图。（b）CdS/Co3O4异质结的能带布局图。

泉源：北京永快乐业公司