Room Temperature CO Sensing Based on 2D Transition Metal Dichalcogenides

基于二维过渡金属二硫化物的室温 CO 传感

• 批准号: 20F20343
• 负责人: 齋藤 紀子
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-11-13 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20F20343/
• 关键词: 硫化タングステン; ガスセンサ; カルコゲナイド; ナノシート

近年のIoTの進展に伴い、ガスセンサの携帯型スマートデバイス化が期待されており、小型化と低消費電力化が課題である。一酸化炭素（CO）センサは、有毒ガス警報器の他、呼気分析による呼吸器疾患の診断にも期待されており、微量（ppbレベル）のセンシングが求められている。本研究は、室温作動微量COガスセンサの開発を目的とした。低温でのガスに対する吸着エネルギーが小さく、伝導帯の導電性電荷の変化が大きい、室温で高感度ガスセンサに応用できる可能性が高い材料として、2次元（シート型）カルコゲナイドを対象とした。センサ感度向上には、イオン注入による表面機能化を応用した。小型化・低消費電力化には、ヒータレスのセンサデバイス化のために、シート間接合による自己発熱を利用した。イオン注入には、Ru3+, Sb5+を注入した。材料中の欠陥は、電気抵抗の強力な変調源として作用し、センサ感度を向上できる。イオン注入量に応じて、材料内で発生する電子や正孔の量を制御し、ガスセンサ特性の変化を調べた。また、センサ感度とガス選択性の向上のため、ナノ粒子付与を行った。光還元法の照射時間や照射強度を変えて析出を制御した。また、表面活性化・機能化した試料の表面・界面とガス種との化学結合を、XPS、UPSによって調べた。

Progress in recent years, の IoT の に い, ガ ス セ ン サ の type with 帯 ス マ ー ト デ バ イ ス change が expect さ れ て お り, miniaturized と low electricity consumption が subject で あ る. The acidification carbon (CO) セ ン サ は, toxic ガ の ス alarm him, and cried 気 analysis に よ の る respirator disease diagnosis に も expect さ れ て お り, trace (PPB レ ベ ル) の セ ン シ ン グ め が o ら れ て い る. In this study, a small amount of CO was operated at room temperature and the purpose of the を study was と と た た. Low-temperature で の ガ ス に す seaborne る sorption エ ネ ル ギ ー が small さ く, 伝 帯 の charge の conductivity variations change が big き い, room temperature で Gao Gan degrees ガ ス セ ン サ に 応 with で き likely が る い material と し て, 2 yuan (シ ー ト type) カ ル コ ゲ ナ イ ド を like と seaborne し た. The sensitivity of セ, サ and サ is raised by injecting に, サ and <s:1> into による surface functionalization を応 with た た. Miniaturization, low power consumption に は, ヒ ー タ レ ス の セ ン サ デ バ イ ス change の た め に, シ ー ト indirect or に よ their る 発 hot を using し た. <s:1> and を are injected into に and に, and Ru3+ and Sb5+ are injected into を and た. Material の owe 陥 は, electricity 気 resistance の powerful な - adjustable source と し て し, セ ン サ sensitivity を upward で き る. イ オ ン injection に 応 じ て, materials within で 発 raw す る electronic や の is hole quantity を royal し, ガ ス セ ン サ features の variations change を adjustable べ た. ま た, セ ン サ sensitivity と ガ ス sentaku sex の upward の た め, ナ ノ particles give を line っ た. The light reduction method <s:1> irradiation time や irradiation intensity を changes えて precipitation を control <s:1> た. Youdaoplaceholder0, surface activation and functionalization た た sample <s:1> surface and interface とガス kinds と <e:1> chemical binding を, XPS, UPSによって adjustment べた.

项目成果

Self-heated CO gas sensor based on Au-decorated Sb-implanted WS2 nanosheets

• DOI: 10.1016/j.snb.2023.133501
• 发表时间: 2023-02
• 期刊: Sensors and Actuators B: Chemical
• 作者: Jae-Hun Kim;I. Sakaguchi;S. Hishita;T. Ohsawa;Taku T. Suzuki;N. Saito

Au-Decorated 1D SnO2 Nanowire/2D WS2 Nanosheet Composite for CO Gas Sensing at Room Temperature in Self-Heating Mode

• DOI: 10.3390/chemosensors10040132
• 发表时间: 2022-04
• 期刊: Chemosensors
• 影响因子: 4.2
• 作者: Jae-Hun Kim;I. Sakaguchi;S. Hishita;Taku T. Suzuki;N. Saito

Au-decoration on Sb ion-implanted WS2 nanosheet to enhance the selective CO gas response in self-heating mode

在 Sb 离子注入 WS2 纳米片上进行金修饰，增强自加热模式下的选择性 CO 气体响应

• 发表时间: 2022
• 作者: KIM Jaehun;HISHITA;Shunichi;SAKAGUCHI;Isao;SAITO;Noriko
• 通讯作者: Noriko

Ru-implanted WS2 nanosheet gas sensors to enhance sensing performance towards CO gas in self-heating mode

植入 Ru 的 WS2 纳米片气体传感器可增强自加热模式下对 CO 气体的传感性能

• DOI: 10.1016/j.snb.2022.132454
• 发表时间: 2022
• 期刊: Sensors and Actuators B: Chemical
• 作者: Kim Jae-Hun;Sakaguchi Isao;Hishita Shunich;Ohsawa Takeo;Suzuki Taku T.;Saito Noriko
• 通讯作者: Saito Noriko

Synergistic Effects of Au and SnO2 Nanoparticles Decorated on WS2 Nanosheets for Flexible, Room-Temperature CO Gas Sensing

WS2 纳米片上修饰的 Au 和 SnO2 纳米粒子对柔性室温 CO 气体传感的协同效应

• 发表时间: 2021
• 作者: キム ジェフン;Sang Sub Kim;齋藤 紀子
• 通讯作者: 齋藤 紀子