Low temperature crystallization of transparent, highly ordered nanoporous SnO2 thin films: application to room-temperature hydrogen sensing
Source abstract
Abstract
High surface area highly ordered nanoporous thin films are the current gold standard for gas sensor use, however the nanostructure of such films is prone to collapse at annealing temperatures as low as 250 °C resulting in formation of a dense layer of limited utility. We report on a templating method used to deposit highly ordered nanoporous platinum (Pt)-doped tin dioxide (SnO(2)) thin films that are crystallized by a 100 °C water vapor hydrothermal treatment, with the low temperature process being compatible with a large variety of substrates including plastic. The resulting highly ordered nanoporous, transparent Pt-SnO(2) thin films are mechanically stable and can be annealed, as desired, at temperatures up to 800 °C for removal of the templating materials and tailoring of gas sensitivities without damage to the nanoporous structure. The synthesis method is general, offering a promising strategy for preparing high performance nanoporous metal oxide crystalline films for applications including gas sensing, photocatalysis, and 3(rd) generation photovoltaics. In our example application of the synthesized materials, we find that these Pt-SnO(2) films exhibit exceptional hydrogen gas sensing behavior, rapidly detecting low-level hydrogen concentrations at room temperature; for example, an eight order of magnitude change in electrical resistance is seen in response to 10 000 ppm H(2), with only minimal sensitivity to humidity.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Gas Sensing Nanomaterials and Sensors · ZnO doping and properties · Transition Metal Oxide Nanomaterials
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
References (88)
Show source-provided references
1. Kohl · J. Phys. D: Appl. Phys. · 2001 · 34 · 12510.1088/0022-3727/34/19/201 ↗
2. Dan · Nano Lett. · 2009 · 9 · 147210.1021/nl8033637 ↗
3. Du · Nano Lett. · 2009 · 9 · 434810.1021/nl902611f ↗
4. Kohl · Thin Solid Films · 2001 · 391 · 30310.1016/S0040-6090(01)01000-8 ↗
5. Gu · Nano Lett. · 2008 · 8 · 275710.1021/nl8012314 ↗
6. Langhammer · Nano Lett. · 2010 · 10 · 352910.1021/nl101727b ↗
7. Sun · Adv. Mater. · 2005 · 17 · 287210.1002/adma.200500936 ↗
8. Strelcov · Nano Lett. · 2009 · 9 · 232210.1021/nl900676n ↗
9. Robinson · Nano Lett. · 2006 · 6 · 174710.1021/nl0612289 ↗
10. Varghese · J. Nanosci. Nanotechnol. · 2003 · 3 · 27710.1166/jnn.2003.158 ↗
11. Jung · Nano Lett. · 2008 · 8 · 377610.1021/nl802099k ↗
12. Li · Adv. Funct. Mater. · 2009 · 19 · 245310.1002/adfm.200801774 ↗
13. Kawano · Nano Lett. · 2007 · 7 · 368610.1021/nl071964s ↗
14. Tricoli · Adv. Funct. Mater. · 2008 · 18 · 196910.1002/adfm.200700784 ↗
15. Li · Nano Lett. · 2006 · 6 · 159810.1021/nl060498o ↗
16. Li · Nano Lett. · 2008 · 8 · 356310.1021/nl072314r ↗
17. Li · Nano Lett. · 2010 · 10 · 389910.1021/nl101586s ↗
18. Kim · Nano Lett. · 2006 · 6 · 19310.1021/nl051965p ↗
19. Liu · Nano Lett. · 2004 · 4 · 67110.1021/nl049826f ↗
20. Peng · Nano Lett. · 2009 · 9 · 136210.1021/nl8030218 ↗
21. Robinson · Nano Lett. · 2008 · 8 · 313710.1021/nl8013007 ↗
22. Staii · Nano Lett. · 2005 · 5 · 177410.1021/nl051261f ↗
23. Grimes · J. Mater. Chem. · 2007 · 17 · 145110.1039/b701168g ↗
24. Varghese · Adv. Mater. · 2003 · 15 · 62410.1002/adma.200304586 ↗
25. Pan · Science · 2001 · 291 · 194710.1126/science.1058120 ↗
26. Huang · Adv. Mater. · 2001 · 13 · 11310.1002/1521-4095(200101)13:2<113::AID-ADMA113>3.0.CO;2-H ↗
27. Francisco · J. Am. Chem. Soc. · 2008 · 130 · 1131210.1021/ja710899q ↗
28. Tiemann · Chem.–Eur. J. · 2007 · 13 · 837610.1002/chem.200700927 ↗
29. Jia · Adv. Funct. Mater. · 2010 · 20 · 376510.1002/adfm.201001216 ↗
30. Tricoli · Angew. Chem., Int. Ed. · 2010 · 49 · 763210.1002/anie.200903801 ↗
31. Mai · Nano Lett. · 2010 · 10 · 260410.1021/nl1013184 ↗
32. Murray · Nano Lett. · 2004 · 4 · 66510.1021/nl049841k ↗
33. Yang · Nano Lett. · 2009 · 9 · 217710.1021/nl9008474 ↗
34. Paulose · Nanotechnology · 2006 · 17 · 39810.1088/0957-4484/17/2/009 ↗
35. Mor · J. Mater. Res. · 2004 · 19 · 62810.1557/jmr.2004.19.2.628 ↗
36. Varghese · Sens. Lett. · 2006 · 4 · 12010.1166/sl.2006.022 ↗
37. Mor · Sens. Lett. · 2003 · 1 · 4210.1166/sl.2003.013 ↗
38. Qi · Nano Lett. · 2003 · 3 · 34710.1021/nl034010k ↗
39. Zeng · Nano Lett. · 2011 · 11 · 26210.1021/nl103682s ↗
40. Chen · Nano Lett. · 2007 · 7 · 80710.1021/nl062467z ↗
41. Zhang · Nano Lett. · 2004 · 4 · 191910.1021/nl0489283 ↗
42. Zhou · Nano Lett. · 2008 · 8 · 272510.1021/nl8010484 ↗
43. Shimizu · Sens. Actuators, B · 2000 · B65 · 34910.1016/S0925-4005(99)00438-4 ↗
44. Velasquez · J. Phys. Chem. B · 2006 · 110 · 1183210.1021/jp057141d ↗
45. Shukla · Sens. Actuators, B · 2007 · 120 · 57310.1016/j.snb.2006.03.010 ↗
46. Sysoev · Nano Lett. · 2007 · 7 · 318210.1021/nl071815+ ↗
47. Wang · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 1617610.1021/ja037743f ↗
48. Lu · Nature · 1997 · 389 · 36410.1038/38699 ↗
49. Crepaldi · J. Am. Chem. Soc. · 2003 · 125 · 977010.1021/ja030070g ↗
50. Alberius · Chem. Mater. · 2002 · 14 · 328410.1021/cm011209u ↗
51. Brezesinski · Angew. Chem., Int. Ed. · 2006 · 45 · 78110.1002/anie.200502332 ↗
52. Brezesinski · Small · 2005 · 1 · 88910.1002/smll.200500024 ↗
53. Choi · Adv. Funct. Mater. · 2006 · 16 · 173110.1002/adfm.200500507 ↗
54. Smarsly · Eur. J. Inorg. Chem. · 2006 · 111110.1002/ejic.200501003 ↗
55. Serrano · J. Mater. Chem. · 2007 · 17 · 117810.1039/b614052a ↗
56. Li · J. Solid State Chem. · 2004 · 177 · 137210.1016/j.jssc.2003.11.016 ↗
57. Allam · Adv. Mater. · 2008 · 20 · 394210.1002/adma.200800815 ↗
58. Shirahata · Adv. Funct. Mater. · 2004 · 14 · 58010.1002/adfm.200305060 ↗
59. Renard · Chem. Commun. · 2011 · 47 · 146410.1039/C0CC04188B ↗
60. Dolbec · Sens. Actuators, B · 2003 · 93 · 56610.1016/S0925-4005(03)00229-6 ↗
61. Rosental · Sens. Actuators, B · 2001 · 77 · 29710.1016/S0925-4005(01)00746-8 ↗
62. Cobianu · Sens. Actuators, B · 2001 · 77 · 49610.1016/S0925-4005(01)00755-9 ↗
63. Miyata · Chem. Mater. · 2003 · 15 · 133410.1021/cm020870a ↗
64. Urade · J. Phys. Chem. B · 2005 · 109 · 1053810.1021/jp051229+ ↗
65. Pan · J. Phys. Chem. C · 2007 · 111 · 558210.1021/jp065529i ↗
66. Brezesinski · Adv. Funct. Mater. · 2006 · 16 · 143310.1002/adfm.200600064 ↗
67. Hou · Adv. Mater. · 2009 · 21 · 110.1002/adma.200803330 ↗
68. Kondo · Chem. Mater. · 2008 · 20 · 83510.1021/cm702176m ↗
69. Brezensinski · Adv. Funct. Mater. · 2006 · 16 · 143310.1002/adfm.200600064 ↗
70. Lee · Nat. Mater. · 2008 · 7 · 22210.1038/nmat2111 ↗
71. Roland · J. Chem. Soc., Faraday Trans. · 1995 · 91 · 109110.1039/FT9959101091 ↗
72. Roland · J. Mol. Catal. A: Chem. · 1997 · 127 · 6110.1016/S1381-1169(97)00110-6 ↗
73. Yamazoe · Sens. Actuators, B · 1991 · 5 · 710.1016/0925-4005(91)80213-4 ↗
74. Hyodo · Sens. Actuators, B · 2003 · 93 · 59010.1016/S0925-4005(03)00208-9 ↗
75. Li · Cryst. Growth Des. · 2008 · 8 · 416510.1021/cg800686w ↗
76. Wang · J. Phys. Chem. C · 2008 · 112 · 664310.1021/jp8003147 ↗
77. Wang · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 610010.1021/jp9100202 ↗
78. Gong · Sens. Actuators, B · 2004 · 102 · 11710.1016/j.snb.2004.02.055 ↗
79. Shukla · Int. J. Hydrogen Energy · 2008 · 33 · 47010.1016/j.ijhydene.2007.07.043 ↗
80. Boissiere · Langmuir · 2005 · 21 · 1236210.1021/la050981z ↗
81. Sonnauer · Angew. Chem. · 2009 · 121 · 384910.1002/ange.200805980 ↗
82. Sonnauer · Angew. Chem. · 2009 · 121 · 384910.1002/ange.200805980 ↗
83. Falcaro · J. Phys. Chem. B · 2004 · 108 · 1094210.1021/jp037740p ↗
84. Bosc · Chem. Mater. · 2004 · 16 · 220810.1021/cm049893a ↗
85. De · Chem. Commun. · 2007 · 184010.1039/B700029D ↗
86. Shukla · J. Appl. Phys. · 2005 · 97 · 05430710.1063/1.1851597 ↗
87. Kuemmel · Angew. Chem., Int. Ed. · 2005 · 44 · 458910.1002/anie.200500037 ↗
88. Lee · Sens. Actuators, B · 2003 · 93 · 56610.1016/S0925-4005(03)00229-6 ↗