Catalytically Doped Semiconductors for Chemical Gas Sensing: Aerogel-Like Aluminum-Containing Zinc Oxide Materials Prepared in the Gas Phase

Advanced Functional Materials

Volumn 26, Issue 20, 2016, Pages 3424-3437

  Hagedorn, Kay ^a   Li, Wenyu ^b   Liang, Qijun ^a   Dilger, Stefan ^a,c   Noebels, Matthias ^a   Wagner, Markus R ^d   Reparaz, Juan S ^d   Dollinger, Andreas ^a   Schmedt Auf Der Günne, Jörn ^b   Dekorsy, Thomas ^a   Schmidt Mende, Lukas ^a   Polarz, Sebastian ^a  

^a UNIVERSITY OF KONSTANZ   (Germany)

^b UNIVERSITY OF SIEGEN   (Germany)

^c SWISS FEDERAL LABORATORIES FOR MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Switzerland)

^d CSIC   (Spain)

Author keywords

aerosol synthesis; gas sensors; nanoporous materials; semiconductor nanostructures; transparent conducting oxides

Indexed keywords

ACETALDEHYDE; AEROGELS; ALUMINUM OXIDE; CATALYSIS; CHEMICAL DETECTION; CHEMICAL INDUSTRY; CHEMICAL SENSORS; ELECTRONIC PROPERTIES; GAS DETECTORS; GAS SENSING ELECTRODES; II-VI SEMICONDUCTORS; MAGNETIC SEMICONDUCTORS; METALS; OXIDE SEMICONDUCTORS; POROUS MATERIALS; SEMICONDUCTING ZINC COMPOUNDS; SEMICONDUCTOR DOPING; SURFACE REACTIONS; TRANSPARENT CONDUCTING OXIDES; WIDE BAND GAP SEMICONDUCTORS; ZINC OXIDE;

AEROSOL SYNTHESIS; ATMOSPHERIC CONTAMINATION; METAL OXIDE SUPPORTS; NANO-POROUS MATERIALS; RESISTIVE GAS SENSORS; SEMI-CONDUCTING METAL OXIDES; SEMI-CONDUCTING PROPERTY; SEMICONDUCTOR NANOSTRUCTURES;

GASES;

EID: 84981764238     PISSN: 1616301X     EISSN: 16163028     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adfm.201505355     Document Type: Article

References (113)

1. a) F. Zaera, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 621;
2. b) J. M. Thomas, J. Chem. Phys. 2008, 128, 19;
3. c) D. S. Su, J. Zhang, B. Frank, A. Thomas, X. C. Wang, J. Paraknowitsch, R. Schlogl, ChemSusChem 2010, 3, 169.
4. a) M. Haruta, Catal. Today 1997, 36, 153;
5. b) H. J. Freund, G. Pacchioni, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 2224.
6. J. Y. Park, J. R. Renzas, A. M. Contreras, G. A. Somorjai, Top. Catal. 2007, 46, 217.
7. M. Behrens, S. Zander, P. Kurr, N. Jacobsen, J. Senker, G. Koch, T. Ressler, R. W. Fischer, R. Schlögl, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 6061.
8. a) G. Korotcenkov, Mater. Sci. Eng., B 2007, 139, 1;
9. b) X. J. Huang, Y. K. Choi, Sens. Actuators, B 2007, 122, 659;
10. c) C. X. Wang, L. W. Yin, L. Y. Zhang, D. Xiang, R. Gao, Sensors 2010, 10, 2088.
11. a) J. M. Baik, M. Zielke, M. H. Kim, K. L. Turner, A. M. Wodtke, M. Moskovits, ACS Nano 2010, 4, 3117;
12. b) Y. Yamada, A. Ueda, H. Shioyama, T. Maekawa, K. Kanda, K. Suzuki, T. Kobayashi, Meas. Sci. Technol. 2005, 16, 229;
13. c) A. Gurlo, R. Riedel, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3826.
14. Y. Lingmin, F. Xinhui, C. Lei, Q. Lijun, Y. Wen, Appl. Surf. Sci. 2013, 265, 108.
15. D. Ma, Q. Wang, T. Li, Z. Tang, G. Yang, C. He, Z. Lu, J. Mater. Chem. C 2015, 3, 9964.
16. a) E. Comini, G. Faglia, G. Sberveglieri, Z. W. Pan, Z. L. Wang, Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 1869;
17. b) M. Batzill, U. Diebold, Prog. Surf. Sci. 2005, 79, 47;
18. c) Q. Wan, Q. H. Li, Y. J. Chen, T. H. Wang, X. L. He, J. P. Li, C. L. Lin, Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 3654;
19. d) S. J. Pearton, D. P. Norton, K. Ip, Y. W. Heo, T. Steiner, Prog. Mater. Sci. 2005, 50, 293;
20. e) C. O. Park, S. A. Akbar, J. Mater. Sci. 2003, 38, 4611.
21. M. Batzill, U. Diebold, Prog. Surf. Sci. 2005, 79, 47.
22. a) J. Q. Xu, Q. Y. Pan, Y. A. Shun, Z. Z. Tian, Sens. Actuators, B 2000, 66, 277;
23. b) Z. H. Jing, J. H. Zhan, Adv. Mater. 2008, 20, 4547.
24. J. Xu, J. Han, Y. Zhang, Y. a. Sun, B. Xie, Sens. Actuators, B 2008, 132, 334.
25. T. Wagner, S. Haffer, C. Weinberger, D. Klaus, M. Tiemann, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 4036.
26. a) M. E. Franke, T. J. Koplin, U. Simon, Small 2006, 2, 36;
27. b) N. Yamazoe, G. Sakai, K. Shimanoe, Catal. Surv. Asia 2003, 7, 63.
28. a) G. Korotcenkov, B. K. Cho, Sens. Actuators, B 2013, 188, 709;
29. b) V. Krivetskiy, A. Ponzoni, E. Comini, S. Badalyan, M. Rumyantseva, A. Gaskov, Electroanalysis 2010, 22, 2809.
30. a) P. Heszler, R. Ionescu, E. Llobet, L. F. Reyes, J. M. Smulko, L. B. Kish, Phys. Status Solidi B 2007, 244, 4331;
31. b) J. Smulko, M. Trawka, Sens. Actuators, B 2015, 219, 17;
32. c) T. Sauerwald, D. Skiera, C. D. Kohl, Appl. Phys. A 2007, 87, 525.
33. a) A. Kolmakov, D. O. Klenov, Y. Lilach, S. Stemmer, M. Moskovits, Nano Lett. 2005, 5, 667;
34. b) N. Yamazoe, Y. Kurokawa, T. Seiyama, Sens. Actuators 1983, 4, 283;
35. c) N. Yamazoe, Sens. Actuators, B 1991, 5, 7;
36. d) A. P. Lee, B. J. Reedy, Sens. Actuators, B 1999, 60, 35.
37. a) A. Salehi, Thin Solid Films 2002, 416, 260;
38. b) N. Han, Y. J. Tian, X. F. Wu, Y. F. Chen, Sens. Actuators, B 2009, 138, 228.
39. a) J. Du, R. Zhao, S. Chen, H. Wang, J. Li, Z. Zhu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 5870;
40. b) V. Q. Dang, T. Q. Trung, D.-I. Kim, L. T. Duy, B.-U. Hwang, D.-W. Lee, B.-Y. Kim, L. D. Toan, N.-E. Lee, Small 2015, 11, 3054;
41. c) M. Zhao, X. Wang, J. Cheng, L. Zhang, J. Jia, X. Li, Curr. Appl. Phys. 2013, 13, 403;
42. d) L.-J. Bie, X.-N. Yan, J. Yin, Y.-Q. Duan, Z.-H. Yuan, Sens. Actuators, B 2007, 126, 604.
43. a) Z. R. R. Tian, J. A. Voigt, J. Liu, B. McKenzie, M. J. McDermott, M. A. Rodriguez, H. Konishi, H. F. Xu, Nat. Mater. 2003, 2, 821;
44. b) L. Schmidt-Mende, J. L. MacManus-Driscoll, Mater. Today 2007, 10, 40.
45. a) S. Polarz, A. Roy, M. Merz, S. Halm, D. Schröder, L. Schneider, G. Bacher, F. E. Kruis, M. Driess, Small 2005, 1, 540;
46. b) S. Polarz, A. Roy, M. Lehmann, M. Driess, F. E. Kruis, A. Hoffmann, P. Zimmer, Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 1385;
47. c) S. Dilger, C. Lizandara-Pueyo, M. Krumm, S. Polarz, Adv. Mater. 2012, 24, 543;
48. d) S. Dilger, M. Wessig, M. R. Wagner, J. S. Reparaz, C. M. S. Torres, Q. J. Liang, T. Dekorsy, S. Polarz, Cryst. Growth Des. 2014, 14, 4593.
49. S. Dilger, C. Hintze, M. Krumm, C. Lizandara-Pueyo, S. Deeb, S. Proch, S. Polarz, J. Mater. Chem. 2010, 20, 10032.
50. H. von Wenckstern, H. Schmidt, M. Brandt, A. Lajn, R. Pickenhain, M. Lorenz, M. Grundmann, D. M. Hofmann, A. Polity, B. K. Meyer, H. Saal, M. Binnewies, A. Borger, K. D. Becker, V. A. Tikhomirov, K. Jug, Prog. Solid State Chem. 2009, 37, 153.
51. a) A. Sanchez-Juarez, A. Tiburcio-Silver, A. Ortiz, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1998, 52, 301;
52. b) H. Y. Xu, Y. C. Liu, R. Mu, C. L. Shao, Y. M. Lu, D. Z. Shen, X. W. Fan, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 123107;
53. c) D. H. Zhang, T. L. Yang, J. Ma, Q. P. Wang, R. W. Gao, H. L. Ma, Appl. Surf. Sci. 2000, 158, 43;
54. d) J. Lee, D. Lee, D. Lim, K. Yang, Thin Solid Films 2007, 515, 6094;
55. e) T. Minami, Thin Solid Films 2008, 516, 1314.
56. a) S. M. Chou, L. G. Teoh, W. H. Lai, Y. H. Su, M. H. Hon, Sensors 2006, 6, 1420;
57. b) P. P. Sahay, R. K. Nath, Sens. Actuators, B 2008, 133, 222;
58. c) P. P. Sahay, R. K. Nath, Sens. Actuators, B 2008, 134, 654;
59. d) Z. Yang, Y. Huang, G. Chen, Z. Guo, S. Cheng, S. Huang, Sens. Actuators, B 2009, 140, 549.
60. a) M. Krumm, C. L. Pueyo, S. Polarz, Chem. Mater. 2010, 22, 5129;
61. b) T. M. Tillotson, L. W. Hrubesh, J. Non-Cryst. Solids 1992, 145, 44;
62. c) J. Livage, Chem. Mater. 1991, 3, 578;
63. d) S. J. Teichner, G. A. Nicolaon, M. A. Vicarini, G. E. E. Gardes, Adv. Colloid Interface Sci. 1976, 5, 245;
64. e) P. Wang, J. Zhao, R. Xuan, Y. Wang, C. Zou, Z. Zhang, Y. Wan, Y. Xu, Dalton Trans. 2014, 43, 6762;
65. f) M. Krumm, C. L. Pueyo, S. Polarz, Chem. Mater. 2010, 22, 5129.
66. A. Konrad, T. Fries, A. Gahn, F. Kummer, U. Herr, R. Tidecks, K. Samwer, J. Appl. Phys. 1999, 86, 3129.
67. a) M. Fulem, K. Ruzicka, V. Ruzicka, E. Hulicius, T. Simecek, K. Melichar, J. Pangrac, S. A. Rushworth, L. M. Smith, J. Cryst. Growth 2003, 248, 99;
68. b) J. C. Spagnola, B. Gong, S. A. Arvidson, J. S. Jur, S. A. Khan, G. N. Parsons, J. Mater. Chem. 2010, 20, 4213.
69. S. Polarz, F. Neues, M. W. E. van den Berg, W. Grünert, L. Khodeir, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12028.
70. a) S. Hartner, M. Ali, C. Schulz, M. Winterer, H. Wiggers, Nanotechnology 2009, 20, 445701;
71. b) D. N. Montenegro, A. Souissi, C. Martinez-Tomas, V. Munoz-Sanjose, V. Sallet, J. Cryst. Growth 2012, 359, 122;
72. c) T. M. Barnes, S. Hand, J. Leaf, C. A. Wolden, J. Vac. Sci. Technol. A 2004, 22, 2118;
73. d) Z. W. Shi, A. V. Walker, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 1091.
74. I. D. H. Everett, Pure Appl. Chem. 1972, 31, 579.
75. Y. S. Avadhut, J. Weber, E. Hammarberg, C. Feldmann, J. Schmedt auf der Günne, Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 11610.
76. a) Y. D. Yin, R. M. Rioux, C. K. Erdonmez, S. Hughes, G. A. Somorjai, A. P. Alivisatos, Science 2004, 304, 711;
77. b) H. J. Fan, U. Gosele, M. Zacharias, Small 2007, 3, 1660;
78. c) H. J. Fan, U. Gösele, M. Zacharias, Small 2007, 3, 1660.
79. H. Jin fan, M. Knez, R. Scholz, K. Nielsch, E. Pippel, D. Hesse, M. Zacharias, U. Gösele, Nat. Mater. 2006, 5, 627.
80. a) J. S. Reparaz, L. R. Muniz, M. R. Wagner, A. R. Goni, M. I. Alonso, A. Hoffmann, B. K. Meyer, Appl. Phys. Lett. 2010, 96, 3;
81. b) M. R. Wagner, G. Callsen, J. S. Reparaz, R. Kirste, A. Hoffmann, A. V. Rodina, A. Schleife, F. Bechstedt, M. R. Phillips, Phys. Rev. B 2013, 88, 15.
82. M. Gerigk, P. Ehrenreich, M. R. Wagner, I. Wimmer, J. S. Reparaz, C. M. S. Torres, L. Schmidt-Mende, S. Polarz, Nanoscale 2015, 7, 16969.
83. D. Lehr, M. R. Wagner, J. Flock, J. S. Reparaz, C. M. Sotomayor Torres, A. Klaiber, T. Dekorsy, S. Polarz, Beilstein J. Nanotechnol. 2015, 6, 2161.
84. P. Kubelka, Z. Tech. Phys. 1931, 12, 593.
85. a) M. Nafees, W. Liaqut, S. Ali, M. A. Shafique, Appl. Nanosci. 2012, 3, 49;
86. b) M.-S. Kim, K.-G. Yim, J.-S. Son, J.-Y. Leem, Bull. Korean Chem. Soc. 2012, 33, 1235;
87. c) M. Caglar, S. Ilican, Y. Caglar, F. Yakuphanoglu, J. Mater. Sci., Mater. Electron. 2008, 19, 704.
88. a) E. Burstein, Phys. Rev. 1954, 93, 632;
89. b) K. Tominaga, H. Fukumoto, K. Kondou, Y. Hayashi, K. Murai, T. Moriga, I. Nakabayashi, Vacuum 2004, 74, 683;
90. c) M. Wang, K. E. Lee, S. H. Hahn, E. J. Kim, S. Kim, J. S. Chung, E. W. Shin, C. Park, Mater. Lett. 2007, 61, 1118;
91. d) H. Gómez-Pozos, A. Maldonado, M. d. l. L. Olvera, Mater. Lett. 2007, 61, 1460.
92. J. T. S. Irvine, D. C. Sinclair, A. R. West, Adv. Mater. 1990, 2, 132.
93. M. S. White, D. C. Olson, S. E. Shaheen, N. Kopidakis, D. S. Ginley, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 143517.
94. a) J. Lloyd-Hughes, T.-I. Jeon, J. Infrared Millimeter Terahertz Waves 2012, 33, 871;
95. b) J. Han, W. Chen, J. Zhang, M. He, A. K. Azad, S. Ray, Y. Zhao, W. Zhang, PIERS Online 2008, 4, 391.
96. a) I. Pupeza, R. Wilk, M. Koch, Opt. Express 2007, 15, 4335;
97. b) L. Duvillaret, F. Garet, J.-L. Coutaz, Appl. Opt. 1999, 38, 409.
98. J. F. Liu, X. Wang, Q. Peng, Y. D. Li, Adv. Mater. 2005, 17, 764.
99. a) K. K. Korir, A. Catellani, G. Cicero, J. Phys. Chem. C 2014;
100. b) L. Zhang, J. Zhao, H. Lu, L. Li, J. Zheng, H. Li, Z. Zhu, Sens. Actuators, B 2012, 161, 209.
101. a) L. G. Anderson, Renew. Sust. Energy Rev. 2015, 47, 162;
102. b) T. W. Kimmerer, T. T. Kozlowski, Plant Physiol. 1982, 69, 840.
103. a) D. Kohl, J. Phys. D 2001, 34, R125;
104. b) N. Yamazoe, K. Shimanoe, Sens. Actuators, B 2009, 138, 100.
105. J. F. Chang, H. H. Kuo, I. C. Leu, M. H. Hon, Sens. Actuators, B 2002, 84, 258.
106. A. Gurlo, ChemPhysChem 2006, 7, 2041.
107. a) A. Giberti, M. C. Carotta, B. Fabbri, S. Gherardi, V. Guidi, C. Malagù, Sens. Actuators, B 2012, 174, 402;
108. b) F. Paraguay D., M. Miki-Yoshida, J. Morales, J. Solis, W. L. Estrada, Thin Solid Films 2000, 373, 137.
109. R. Gebs, G. Klatt, C. Janke, T. Dekorsy, A. Bartels, Opt. Express 2010, 18, 5974.
110. R. K. Harris, E. D. Becker, S. M. Cabral de Menezes, P. Granger, R. E. Hoffman, K. W. Zilm, Pure Appl. Chem. 2008, 80, 54.
111. J.-P. Amoureux, C. Fernandez, S. Steuernagel, J. Magn. Reson., Ser. A 1996, 123, 116.
112. D. J. States, R. A. Haberkorn, D. J. Ruben, J. Magn. Reson. 1982, 48, 286.
113. B. Herreros, A. W. Metz, G. S. Harbison, Solid State Nucl. Magn. Reson. 2000, 16, 141.