Nanestruturas de SnO2 derivadas de MOF, ricas em vacâncias de oxigênio e decoradas com Pt altamente disperso em placa quente MEMS para detecção de hidrogênio em nível de ppb

Com o rápido desenvolvimento da economia da energia de hidrogênio, há uma demanda cada vez mais urgente por sensores de baixo consumo de energia e integráveis capazes de monitoramento preciso e em tempo real do hidrogênio (H2). Neste estudo, nanopartículas de SnO2 ricas em vacâncias de oxigênio foram preparadas com sucesso por um método derivado de metal-organic framework (MOF). Com base nisso, nanopartículas de SnO2 modificadas com Pt altamente dispersas foram fabricadas usando um método de recozimento em duas etapas, e um sensor MEMS de H2 com alta resposta e baixo consumo de energia foi desenvolvido. Estudos mostraram que o sensor 0.5%Pt-SnMOF/600-SnO2 apresenta uma alta resposta de 31,5 a 100 ppm de H2 em temperatura operacional de 201 °C, que é 2,7 vezes maior que o sensor SnMOF/600-SnO2 (com temperatura operacional ótima de 244 °C), e seu consumo de energia é de apenas 22,1 mW. Além disso, este sensor demonstra excelente desempenho abrangente, incluindo um limite de detecção extremamente baixo de 73,6 ppb, seletividade notável e boa estabilidade a longo prazo. Estudos mecanísticos indicam que o aprimoramento do desempenho de detecção de gases deve-se a uma combinação de fatores: abundantes vacâncias de oxigênio, o papel do Pt na promoção de reações com oxigênio e seu efeito nas propriedades eletrônicas do material.