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Formation of SiO2-Encapsulated Ag Nanoparticles on SiO2 Nanofibers and Their Application as Robust, Flexible Pressure Sensor Working under High Temperatures
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2023-03-31 , DOI: 10.1021/acsanm.3c00428 Zekun Wang 1 , Zhenkai Cheng 1 , Xiuling Jiao 1 , Dairong Chen 1 , Ting Wang 1
ACS Applied Nano Materials ( IF 5.3 ) Pub Date : 2023-03-31 , DOI: 10.1021/acsanm.3c00428 Zekun Wang 1 , Zhenkai Cheng 1 , Xiuling Jiao 1 , Dairong Chen 1 , Ting Wang 1
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Lightweight, flexible pressure sensors working under high temperatures have intrigued great research interest owing to their potential in firefighting, aerospace technology, and automotive and petroleum industries. Here, we propose a strategy to prepare SiO2 shell-coated Ag nanoparticles on SiO2 nanofiber membranes (SNFs), which prohibit nanoparticle migration and fusion. The reduction treatment of the nanofiber membrane promotes the in situ reduction of AgNO3 into Ag seeds, which further grow as Ag nanoparticles in the following wet-chemical treatment. Then, a protective silica layer is fabricated on the Ag nanoparticles, which effectively prevents the nanoparticles’ migration and fusion; we propose that metal–support interaction (MSI) may help to form the silica coatings on the Ag nanoparticles. The as-formed Ag nanoparticles with a SiO2 coating layer are sinter-resistant and show much higher thermal stability than bare Ag nanoparticles on the nanofibers. The as-assembled pressure sensors using these SNFs as active materials can continuously work at 350 °C without performance decay. After annealing the SNF at 600 °C for 2 h, the SNF can still maintain its performance as a pressure sensor. The high-sensitivity, high-temperature-resistant, and robust SNF may provide a platform for unconventional pressure sensor construction. The strategies used in this study may bring insights into both the design and application of these sinter-resistant nanostructures.
中文翻译：
在 SiO2 纳米纤维上形成 SiO2 封装的 Ag 纳米粒子及其作为在高温下工作的坚固、灵活的压力传感器的应用
由于其在消防、航空航天技术以及汽车和石油工业中的潜力，在高温下工作的轻型、灵活的压力传感器引起了极大的研究兴趣。在这里，我们提出了一种在 SiO 2纳米纤维膜 (SNF)上制备 SiO 2壳包覆 Ag 纳米粒子的策略，该策略可阻止纳米粒子迁移和融合。纳米纤维膜的还原处理促进AgNO 3的原位还原进入 Ag 种子，在随后的湿化学处理中进一步生长为 Ag 纳米粒子。然后，在银纳米颗粒上制备了一层保护性二氧化硅层，有效地防止了纳米颗粒的迁移和融合；我们提出金属-载体相互作用 (MSI) 可能有助于在 Ag 纳米粒子上形成二氧化硅涂层。形成的 Ag 纳米粒子与 SiO 2涂层具有耐烧结性，并且比纳米纤维上的裸银纳米粒子具有更高的热稳定性。使用这些 SNF 作为活性材料的组装压力传感器可以在 350 °C 下连续工作而不会降低性能。将 SNF 在 600 °C 下退火 2 小时后，SNF 仍可保持其作为压力传感器的性能。高灵敏度、耐高温和坚固的 SNF 可以为非常规压力传感器构建提供平台。本研究中使用的策略可能会为这些耐烧结纳米结构的设计和应用带来见解。
更新日期：2023-03-31
中文翻译：
在 SiO2 纳米纤维上形成 SiO2 封装的 Ag 纳米粒子及其作为在高温下工作的坚固、灵活的压力传感器的应用
由于其在消防、航空航天技术以及汽车和石油工业中的潜力，在高温下工作的轻型、灵活的压力传感器引起了极大的研究兴趣。在这里，我们提出了一种在 SiO 2纳米纤维膜 (SNF)上制备 SiO 2壳包覆 Ag 纳米粒子的策略，该策略可阻止纳米粒子迁移和融合。纳米纤维膜的还原处理促进AgNO 3的原位还原进入 Ag 种子，在随后的湿化学处理中进一步生长为 Ag 纳米粒子。然后，在银纳米颗粒上制备了一层保护性二氧化硅层，有效地防止了纳米颗粒的迁移和融合；我们提出金属-载体相互作用 (MSI) 可能有助于在 Ag 纳米粒子上形成二氧化硅涂层。形成的 Ag 纳米粒子与 SiO 2涂层具有耐烧结性，并且比纳米纤维上的裸银纳米粒子具有更高的热稳定性。使用这些 SNF 作为活性材料的组装压力传感器可以在 350 °C 下连续工作而不会降低性能。将 SNF 在 600 °C 下退火 2 小时后，SNF 仍可保持其作为压力传感器的性能。高灵敏度、耐高温和坚固的 SNF 可以为非常规压力传感器构建提供平台。本研究中使用的策略可能会为这些耐烧结纳米结构的设计和应用带来见解。
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