Kim loại quý và các cụm nano oxit của chúng được coi là những ứng cử viên đầy hứa hẹn để chế tạo các cảm biến khí H2 tiên tiến. Nghiên cứu này đề xuất một chiến lược mới để phát triển và điều chỉnh mật độ của các hạt nano PdO/PdO2 một cách đồng đều trên các màng ZnO pha tạp Pd (ZnO:Pd) cấu trúc nano bằng phương pháp dung dịch một bước, tiếp theo là ủ nhiệt ở 650 °C, từ đó phát hiện khí H2 ở mức ppm một cách chọn lọc.
Các tính chất cảm biến khí của các vật liệu lai hóa này cho thấy các mẫu ZnO chức năng hóa PdO cải thiện đáng kể các tính chất cảm biến khí H2 trong phạm vi nhiệt độ hoạt động từ 25–200 °C. Việc lắng đọng các màng ZnO:Pd thông qua phương pháp tổng hợp đơn giản từ dung dịch hóa học (SCS) với bể nước (ở nhiệt độ tương đối thấp, <95 °C) được báo cáo. Hơn nữa, chức năng hóa các cụm nano palladium oxit bằng một phương pháp đơn giản nhưng hiệu quả cao trên bề mặt màng ZnO:Pd được thực hiện và báo cáo ở đây lần đầu tiên.
Các tính chất hình thái, cấu trúc, rung động, quang học, hóa học và điện tử đã được nghiên cứu chi tiết và các pha hỗn hợp của các cụm nano palladium oxit trên bề mặt ZnO đã được tìm thấy. Các nghiên cứu cảm biến của các mẫu ZnO:Pd (trong phạm vi nhiệt độ hoạt động 25–350 °C) cho thấy khả năng chọn lọc tốt đối với khí H2, đặc biệt trong phạm vi nhiệt độ cao hơn (>150 °C, lên đến 350 °C); tuy nhiên, các pha hỗn hợp PdO/PdO2 của các màng ZnO:Pd biến đổi bề mặt bằng cụm nano cho thấy khả năng chọn lọc tốt hơn nhiều đối với khí H2, ngay cả ở nhiệt độ hoạt động thấp hơn, trong phạm vi 25–150 °C.
Đối với các màng ZnO:Pd chức năng hóa PdO như vậy, ngay cả ở nhiệt độ phòng, đã thu được phản ứng khí là ∼12,7 đối với 1000 ppm khí H2, mà không có phản ứng với bất kỳ loại khí khử hoặc hơi thử nghiệm nào khác. Thời gian phục hồi lớn của các mẫu ở nhiệt độ phòng (>500 s) có thể giảm đáng kể bằng cách áp dụng điện áp phân cực cao hơn. Hơn nữa, chúng tôi đề xuất và thảo luận chi tiết về cơ chế cảm biến khí cho các cấu trúc này.
Nghiên cứu của chúng tôi chứng minh rằng chức năng hóa bề mặt bằng các cụm nano–hạt nano (NPs) pha hỗn hợp PdO/PdO2 hiệu quả hơn nhiều so với chỉ pha tạp Pd cho các màng ZnO cấu trúc nano cho các ứng dụng cảm biến chọn lọc. Cách tiếp cận này sẽ mở ra một con đường mới cho chức năng hóa có kiểm soát các cụm nano PdO/PdO2 trên bề mặt ZnO:Pd để phát hiện chính xác khí H2 có tính nổ cao trong các bầu không khí khác nhau bằng cách sử dụng các cảm biến khí trạng thái rắn.
