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安光所開發(fā)出p型銅鐵礦氣體傳感器

2020-04-20 09:58:27來源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：傳感器閱讀量：1246

導(dǎo)讀：2020年4月14日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院發(fā)布消息顯示，安光所方曉東、孟鋼研究員團隊在p型銅鐵礦氣體傳感器方面取得新進展。相關(guān)成果以《基于CuAlO2表面可逆硫化-氧化反應(yīng)的超高靈敏、高選擇性H2S氣體傳感器》為題，發(fā)表于傳感器類期刊Sensors and Actuators B: Chemical雜志上。

　　【儀器網(wǎng) 時事聚焦】傳感器是一種能把特定的被測量信息按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的裝置或器件，能滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示等需求。

　　社會發(fā)展到如今，傳感器已經(jīng)我們的生活中被廣泛使用，如冰箱、空調(diào)等電器上有溫度傳感器，汽車上有速度、壓力、濕度、流量等傳感器，手機上有位移傳感器……這些傳感器雖然并不與我們進行直接接觸，卻從方方面面為我們的便捷生活提供助力。

　　隨著我國環(huán)境保護工作的不斷推進，有越來越多的儀器被應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測中，傳感器作為一種獲取信息的重要設(shè)備，也為污染物監(jiān)測和污染治理工作帶去了便利。其中氣體傳感器可以將氣體成分、濃度等信息進行轉(zhuǎn)換，使得這些信息成能被儀器儀表、計算機的設(shè)備利用，因此在空氣污染監(jiān)測中被廣泛應(yīng)用。

　　科學(xué)家指出，開發(fā)基于氧化物半導(dǎo)體的超微型氣體傳感器，對實現(xiàn)室內(nèi)外大氣污染物分子的快速識別檢測具有重要的應(yīng)用前景，但傳統(tǒng)的氧化物半導(dǎo)體因具有廣譜響應(yīng)而難以走向?qū)嵱?。為開發(fā)出具有識別檢測功能的氧化物傳感器，安光所團隊從傳感器材料與氣體分子特征提取兩方面入手，開始了難點攻克。

　　2020年4月14日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院發(fā)布消息顯示，安光所方曉東、孟鋼研究員團隊在p型銅鐵礦氣體傳感器方面取得新進展。相關(guān)成果以《基于CuAlO2表面可逆硫化-氧化反應(yīng)的超高靈敏、高選擇性H2S氣體傳感器》為題，發(fā)表于傳感器類期刊Sensors and Actuators B: Chemical雜志上。

　　據(jù)了解，p型銅鐵礦(ABO2)是一類重要的功能氧化物，豐富的A、B位離子選擇為調(diào)控氣體分子與其電荷交換提供了充足的自由度，有利于高選擇性氣體傳感器的設(shè)計。課題組在p型銅鐵礦氣體傳感器上進行了大量的研究工作，開發(fā)出了對氨氣有高靈敏、高選擇響應(yīng)且能在室溫下工作的AgAlO2和CuScO2傳感器。在此基礎(chǔ)上，課題組研究人員采用簡單的溶膠-凝膠制備工藝探索出一種新型CuAlO2硫化氫(H2S)氣體傳感器。

　　硫化氫是一種急性劇毒氣體，吸入少量高濃度(~500ppm)硫化氫可于短時間內(nèi)致死。若是長時間暴露在低濃度(~5-20ppm)硫化氫中，也會對眼睛、呼吸系統(tǒng)及中樞神經(jīng)造成傷害。硫化氫還是一種易燃危化品，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。按我國國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GBZ 2.1-2007)規(guī)定，工作場所硫化氫職業(yè)接觸限值為10ppm。而CuAlO2傳感器具有快速響應(yīng)特性，一旦環(huán)境中硫化氫濃度高于4ppm，傳感器電阻就可在約1分鐘內(nèi)增加3個數(shù)量級，及時發(fā)出警報。

　　此外，在160°C的工作溫度下，CuAlO2型傳感器對100ppm NH3、NO2和多種揮發(fā)性有機物分子的響應(yīng)小于2，表明優(yōu)良的選擇性。

　　CuAlO2型傳感器的開發(fā)，不僅為大氣污染監(jiān)測領(lǐng)域提供了一件可靠的設(shè)備，也為存在硫化氫物質(zhì)的工作場所添加了一道保險鎖。

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