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Achieving bi-function of enhanced CO2 gas sensing and orange-red light emission of La2O2CO3 1D nanostructures via Eu3+ doping
Journal of Alloys and Compounds ( IF 5.8 ) Pub Date : 2024-11-17 , DOI: 10.1016/j.jallcom.2024.177641 Xiaohan Liu, Hong Shao, Ning Li, Dan Li, Feng Li, Xiangting Dong, Hongbo Zhang
Journal of Alloys and Compounds ( IF 5.8 ) Pub Date : 2024-11-17 , DOI: 10.1016/j.jallcom.2024.177641 Xiaohan Liu, Hong Shao, Ning Li, Dan Li, Feng Li, Xiangting Dong, Hongbo Zhang
Bi-functional nanomaterials with gas sensing and luminescence are more attractive and promising compared with the counterpart single functional nanomaterials, and have become a hotspot subject. Herein, La2 O2 CO3 and La2 O2 CO3 :Eu3+ one-dimensional (1D) nanostructures including nanofibers, hollow nanofibers and nanobelts are rationally designed and are synthesized by a facile electrospinning via regulating spinning parameters. Excellent bi-functionalities of enhanced CO2 gas sensing and intense orange-red light emission are achieved via Eu3+ doping in 1D La2 O2 CO3 nanostructures. CO2 sensors based on La2 O2 CO3 :Eu3+ 1D nanostructures display superior selectivity, high response, short response/recovery time and good reproducibility. With respect to response time (2 s) and recovery time (9 s), the La2 O2 CO3 :Eu3+ hollow nanofibers sensor is the best of the presently reported La2 O2 CO3 -based CO2 sensors. The enhanced CO2 sensing mechanism of La2 O2 CO3 :Eu3+ 1D nanostructures can be contributed to the lattice distortion and increase of OH- groups due to Eu3+ doping. Meanwhile, La2 O2 CO3 :Eu3+ 1D nanostructures emit bright orange-red light under 274-nm UV light excitation. The luminescent characteristics are easily adjusted by varying the doping concentrations of Eu3+ ions and changing the morphology of 1D nanostructures. Rationally devised and prepared La2 O2 CO3 :Eu3+ 1D nanostructures with different morphologies can better meet the applications in CO2 gas sensing and rare earth luminescence fields. The preparation strategy of 1D nanostructures is established and the formation mechanism is advanced. The design concepts and fabrication methods established in this work can be extended to prepare other 1D nanostructured materials, promoting the developments of 1D bi-functional nanostructures in the fields of gas sensing and luminescence.
中文翻译:
通过 Eu3+ 掺杂实现 La2O2CO3 一维纳米结构的增强 CO2 气体传感和橙红光发射的双功能
与对应的单功能纳米材料相比,具有气敏和发光功能的双功能纳米材料更具吸引力和前景,并已成为热点学科。本文合理设计了包括纳米纤维、中空纳米纤维和纳米带在内的 La2O2CO3 和 La2O2CO3:Eu3+ 一维 (1D) 纳米结构,并通过调节纺丝参数通过简单的静电纺丝合成。通过在 1D La2O2CO3 纳米结构中实现 Eu3+ 掺杂,实现了增强的 CO2 气体传感和强烈的橙红光发射的出色双功能。基于 La2O2CO3:Eu3+ 1D 纳米结构的 CO2 传感器具有优异的选择性、高响应、较短的响应/恢复时间和良好的重现性。在响应时间 (2 s) 和恢复时间 (9 s) 方面,La2O2CO3:Eu3+ 中空纳米纤维传感器是目前报道的基于 La2O2CO3 的 CO2 传感器中最好的。La2O2CO3:Eu3+ 一维纳米结构增强的 CO2 感应机制可能导致 Eu3+ 掺杂引起的晶格畸变和 OH- 基团的增加。同时,La2O2CO3:Eu3+ 1D 纳米结构在 274 nm 紫外光激发下发出明亮的橙红色光。通过改变 Eu3+ 离子的掺杂浓度和改变 1D 纳米结构的形态,可以很容易地调整发光特性。合理设计和制备具有不同形貌的 La2O2CO3:Eu3+ 一维纳米结构可以更好地满足 CO2 气体传感和稀土发光领域的应用。建立了一维纳米结构的制备策略,并推进了形成机制。 本工作中建立的设计理念和制备方法可以扩展到制备其他一维纳米结构材料,促进一维双功能纳米结构在气体传感和发光领域的发展。
更新日期:2024-11-17
中文翻译:
通过 Eu3+ 掺杂实现 La2O2CO3 一维纳米结构的增强 CO2 气体传感和橙红光发射的双功能
与对应的单功能纳米材料相比,具有气敏和发光功能的双功能纳米材料更具吸引力和前景,并已成为热点学科。本文合理设计了包括纳米纤维、中空纳米纤维和纳米带在内的 La2O2CO3 和 La2O2CO3:Eu3+ 一维 (1D) 纳米结构,并通过调节纺丝参数通过简单的静电纺丝合成。通过在 1D La2O2CO3 纳米结构中实现 Eu3+ 掺杂,实现了增强的 CO2 气体传感和强烈的橙红光发射的出色双功能。基于 La2O2CO3:Eu3+ 1D 纳米结构的 CO2 传感器具有优异的选择性、高响应、较短的响应/恢复时间和良好的重现性。在响应时间 (2 s) 和恢复时间 (9 s) 方面,La2O2CO3:Eu3+ 中空纳米纤维传感器是目前报道的基于 La2O2CO3 的 CO2 传感器中最好的。La2O2CO3:Eu3+ 一维纳米结构增强的 CO2 感应机制可能导致 Eu3+ 掺杂引起的晶格畸变和 OH- 基团的增加。同时,La2O2CO3:Eu3+ 1D 纳米结构在 274 nm 紫外光激发下发出明亮的橙红色光。通过改变 Eu3+ 离子的掺杂浓度和改变 1D 纳米结构的形态,可以很容易地调整发光特性。合理设计和制备具有不同形貌的 La2O2CO3:Eu3+ 一维纳米结构可以更好地满足 CO2 气体传感和稀土发光领域的应用。建立了一维纳米结构的制备策略,并推进了形成机制。 本工作中建立的设计理念和制备方法可以扩展到制备其他一维纳米结构材料,促进一维双功能纳米结构在气体传感和发光领域的发展。