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Highly Sensitive and Selective SnO2-Gr Sensor Photoactivated for Detection of Low NO2 Concentrations at Room Temperature

gas sensors
semiconductor oxide
nanoparticles
pollutant gases
NO2
graphene
photoactivation
gas mixtures CO + NO2, CH4 + NO2
I. Sayago, C. Sánchez-Vicente and J. P. Santos
Nanomaterials 2024, 14(24), 1994
https://doi.org/10.3390/nano14241994

Chemical nanosensors based on nanoparticles of tin dioxide and graphene-decorated tin dioxide were developed and characterized to detect low NO2 concentrations. Sensitive layers were prepared by the drop casting method. SEM/EDX analyses have been used to investigate the surface morphology and the elemental composition of the sensors. Photoactivation of the sensors allowed for detecting ultra-low NO2 concentrations (100 ppb) at room temperature. The sensors showed very good sensitivity and selectivity to NO2 with low cross-responses to the other pollutant gases tested (CO and CH4). The effect of humidity and the presence of graphene on sensor response were studied. Comparative studies revealed that graphene incorporation improved sensor performance. Detections in complex atmosphere (CO + NO2 or CH4 + NO2, in humid air) confirmed the high selectivity of the graphene sensor in near-real conditions. Thus, the responses were of 600%, 657% and 540% to NO2 (0.5 ppm), NO2 (0.5 ppm) + CO (5 ppm) and NO2 (0.5 ppm) + CH4 (10 ppm), respectively. In addition, the detection mechanisms were discussed and the possible redox equations that can change the sensor conductance were also considered.

Funding 

This work has been supported by the Spanish Ministry of Science and Innovation under projects TED2021-131114B-C22 and PDC2023-145853 financed by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and European Union Next Generation EU.

NOySI

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