【摘 要】
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二维（2D）材料的惰性基平面已成为影响其气敏性能提升的主要障碍之一。为解决上述问题,在本工作中,我们首先通过一种简单的水热方法合成出一种具有2D-in-3D结构的分级MoS2材料,随后研究了高温气氛退火、异质结构筑及合金化工程对其基面激活和气敏性能的影响。该项工作为激活、修饰和改性MoS2气敏材料提供了简单高效的途径,具体研究内容如下:（1）将制备出的MoS2分级气敏材料在氩气氛围中进行不同温度（
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二维（2D）材料的惰性基平面已成为影响其气敏性能提升的主要障碍之一。为解决上述问题,在本工作中,我们首先通过一种简单的水热方法合成出一种具有2D-in-3D结构的分级MoS2材料,随后研究了高温气氛退火、异质结构筑及合金化工程对其基面激活和气敏性能的影响。该项工作为激活、修饰和改性MoS2气敏材料提供了简单高效的途径,具体研究内容如下:（1）将制备出的MoS2分级气敏材料在氩气氛围中进行不同温度（0、550、700和850℃）的气氛退火,得到的材料分别命名为S0、S550、S700以及S850。其中S850传感器具备最佳的气敏性能:在室温下对50 ppm NO2气体的响应值达到623%,对应的响应时间与恢复时间分别为50 s和125 s,探测极限达到20 ppb。此外,S850气体传感器还具备良好的可恢复性、选择性、长期稳定性以及在湿度影响下的优秀可循环性。高温退火使MoS2材料产生大量的S-空位缺陷,并产生较强的层间耦合和自旋轨道耦合效应。（2）为了提高单一MoS2纳米材料的性能,采用室温浸泡法进一步制备出MoS2-ZnO纳米复合材料,通过调控不同Zn Cl2溶液浓度（0.3、0.5、1.0和2.0 M）制备出具有不同成分比例的MoS2-ZnO纳米复合材料。对应的样品被分别命名为S700-0.3、S700-0.5、S700-1.0、S700-2.0。其中复合材料的基电阻随着Zn Cl2溶液浓度的升高而减小。对于气敏性能,随Zn Cl2溶液浓度的增加,S700样品的气敏响应先逐渐升高,当达到1.0 M浓度时其响应达到最佳,进一步增加溶液浓度后材料的气敏响应开始降低。据此进一步制备出S850-1.0样品,其展现出最佳的气敏测试性能,在室温下对50 ppm的NO2气体的气敏响应值高达843%,理论检测极达到8.1 ppb。并具备更快的响应与恢复时间,分别达到40 s和105 s。（3）采用溶剂热法进一步合成出气敏性能更加优异的MoS2（1-x）Se2x纳米复合材料,其所对应的样品分别命名为x=0.5%、x=1.5%、x=2.5%、x=5.1%和x=10.2%。其中当x=5.1%时MoS2（1-x）Se2x传感器展现出最佳的气敏性能:室温下对50 ppm NO2气体的响应（Ra/Rg）大幅提升至92,响应和恢复时间仅为25 s和22 s。与MoS2-ZnO气敏复合材料相比,MoS2（1-x）Se2x具有更优异的抗湿性能,当环境湿度达到83%时,对10 ppm的NO2气氛中响应仍高达28（原42）。MoS2气敏性能的提升可归因于S-空位缺陷对其基面的激活、异质结构筑所形成的协同效应及合金化材料内建电场电子-空穴对复合的有效抑制。
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