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【2h】

Twofold Porosity and Surface Functionalization Effecton Pt–Porous GaN for High-Performance H2-GasSensors at Room Temperature

机译：双重孔隙率和表面功能化效应高性能H2-气的Pt-多孔GaN的研究室温下的传感器

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摘要

The achievement of H2 detection, up to 25 ppm, at room temperature using sulfur-treated, platinum (Pt)-decorated porous GaN is reported in this study. This achievement is attributed to the large lateral pore size, Pt catalyst, and surface treatment using organic sulfide. The performance of H2-gas sensors is studied as a function of the operating temperature by providing an adsorption activation energy of 22 meV at 30 ppm H2, confirming the higher sensitivity of the sulfide-treated Pt–porous GaN sensor. Furthermore, the sensing response of the sulfide-treated Pt–porous GaN gas sensor increases with the increase in porosity (surface-to-volume ratio) and pore radii. Using the Knudsen diffusion–surface reaction equation, the H2 gas concentration profile is simulated and fitted within the porous GaN layer, revealing that H2 diffusion is limited by small pore radii because of its low diffusion rate. The simulated gas sensor responses to H2 versus the pore diameter show the same trend as observed for the experimental data. The sulfide-treated Pt–porous GaN sensor achieves ultrasensitive H2 detection at room temperaturefor 125 nm pore radii.
机译：这项研究报道了使用硫处理的，铂（Pt）装饰的多孔GaN在室温下检测氢气的最高可达25 ppm。该成就归因于较大的侧向孔径，Pt催化剂和使用有机硫化物的表面处理。通过在30 ppm H2下提供22 meV的吸附活化能来研究H2气体传感器的性能与工作温度的关系，这证实了经硫化物处理的Pt多孔GaN传感器具有更高的灵敏度。此外，硫化物处理过的Pt多孔GaN气体传感器的感测响应随孔隙率（表面体积比）和孔隙半径的增加而增加。使用Knudsen扩散-表面反应方程式，模拟了H2气体浓度分布并将其拟合在多孔GaN层中，这表明H2扩散由于其低扩散速率而受到小孔隙半径的限制。模拟的气体传感器对H2对孔径的响应显示出与实验数据相同的趋势。经硫化物处理的Pt多孔GaN传感器可在室温下实现超灵敏的H2检测孔径半径为125 nm。

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