MOF模板法合成高比表面积多孔Co₃O₄凹面纳米立方体及其气敏性能

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摘要：
以Co基MOF（ZIF-67）为模板，经300℃煅烧合成比表面积120.9 m²·g⁻¹的多孔Co₃O₄凹面纳米立方体，对乙醇气敏响应快（<10s）、检测限低（≥10ppm），性能优异。

研究背景：
行业问题：多孔Co₃O₄比表面积多低于50 m²·g⁻¹，易团聚，形貌难保持；
本文创新：采用MOF模板法，优化煅烧温度，制备高比表面积且形貌稳定的凹面纳米立方体。

实验部分：
1. 材料制备：室温下混合硝酸钴与2-甲基咪唑溶液，反应6h得ZIF-67前驱体，300/350/400℃煅烧3h制得系列Co₃O₄样品；
2. 气敏测试：制备传感器，在150-400℃下测试对乙醇、丙酮等VOCs的响应；
3. 结果：300℃样品对乙醇灵敏度最高，响应/恢复快，检测限10ppm。

分析测试：
1. 形貌结构：SEM/TEM显示300℃样品为200nm凹面纳米立方体，孔径2-4nm；
2. 比表面积：BET测试300℃样品120.9 m²·g⁻¹，350℃为55.1 m²·g⁻¹，400℃为22.6 m²·g⁻¹；
3. 成分与价态：XRD/XPS证实为纯相Co₃O₄，300℃样品化学吸附氧占比19.5%；
4. 机理：高比表面积与丰富吸附氧位点提升气敏性能。

总结：
1. 主要结果：成功合成高比表面积多孔Co₃O₄凹面纳米立方体，气敏性能优异；
2. 创新突破：MOF模板法结合优化煅烧温度，解决形貌与比表面积难题；
3. 潜在意义：可拓展至催化、储能等领域，为过渡金属氧化物合成提供新思路。

MOF-Templated Synthesis of Porous Co₃O₄ Concave Nanocubes with High Specific Surface Area and Their Gas Sensing Properties
文章作者：Yinyun Lu, Wenwen Zhan, Yue He, Yiting Wang, Xiangjian Kong, Qin Kuang*, Zhaoxiong Xie, Lansun Zheng
DOI：10.1021/am405858v
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/am405858v

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