Aufklärung des Mechanismus von SnO 2 ‐Gassensoren unter Betriebsbedingungen mittels kombinierter operando‐UV‐Vis‐, Raman‐ und IR‐Spektroskopie

SnO 2 ist das am häufigsten verwendete Material für Metalloxid‐Gassensoren, aber ein detailliertes Verständnis der Funktionsweise steht trotz der Relevanz noch immer aus. Um mechanistische Einblicke in SnO 2 ‐Gassensoren unter Arbeitsbedingungen zu erhalten, haben wir einen operando‐Zugang entwickelt, der UV‐Vis‐, Raman‐ und FT‐IR‐Spektroskopie kombiniert, und es erstmals erlaubt, die Sensorantwort mit der Sauerstoffleerstellen‐Konzentration im Metalloxid, der Art der Adsorbate und der Gasphasenzusammensetzung zu verknüpfen. Wir zeigen anhand der Ethanol‐Gassensorik, dass der Sensorwiderstand direkt mit der Anzahl an Sauerstoffleerstellen an der Oberfläche und der Art der Oberflächenspezies, insbesondere der Acetat‐ und Hydroxyspezies, korreliert ist. Unsere operando‐Ergebnisse erlauben eine Beurteilung der in der Literatur vorgeschlagenen Modelle hinsichtlich der Arbeitsweise von Gassensoren. Aufgrund ihres fundamentalen Charakters sind sie auch für andere Metalloxid‐Gassensoren von unmittelbarer Relevanz.