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近日，中科院過程工程研究所材料化學(xué)與應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊利用“水熱-模板法”制備了單層有序的氧化鋅微型防風(fēng)林型氣敏傳感器。目前，該材料可直接測量痕量(即小于100ppb)的苯氣體并具有良好的響應(yīng)和恢復(fù)性能。

提升靈敏度以檢測低濃度有毒有害氣體是目前金屬氧化物氣敏傳感器的一個重要發(fā)展方向。近日，中科院過程工程研究所材料化學(xué)與應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊利用“水熱-模板法”制備了單層有序的氧化鋅微型防風(fēng)林型氣敏傳感器。目前，該材料可直接測量痕量(即小于100ppb)的苯氣體并具有良好的響應(yīng)和恢復(fù)性能。

中科院過程工程研究所

現(xiàn)實生活中，防風(fēng)林被用于阻滯大風(fēng)和吸附其中攜帶的顆粒，以此為模型構(gòu)筑的樹、花狀陣列氣敏薄膜可能是高靈敏度苯氣敏傳感器的一種理想結(jié)構(gòu)。該傳感器需要滿足兩方面要求，一方面要利于氣體分子的在其中的擴(kuò)散，另一方面要有效捕捉氣體中攜帶的被檢測氣體分子。這要求微型防風(fēng)林一方面具有規(guī)則疏松的樹、花狀結(jié)構(gòu)，另一方面應(yīng)是具有多孔納米結(jié)構(gòu)的等級結(jié)構(gòu)，以便提供大量的氣體擴(kuò)散通道，有利于被檢測氣體擴(kuò)散到氧化物表面并與表面吸附氧反應(yīng)，進(jìn)而增強(qiáng)其氣敏性能。

在之前的工作中，氣敏傳感器團(tuán)隊利用LBZA構(gòu)建了自支撐氧化鋅納米球帶花陣列薄膜，其對苯氣體表現(xiàn)出了良好的氣敏性能，但由于緊密堆積導(dǎo)致其氣體擴(kuò)散效率未達(dá)到理想值。因此，在保持其基本的薄納米帶結(jié)構(gòu)的前提下，氣敏傳感器團(tuán)隊構(gòu)建了單層有序且較為疏松的納米帶花陣列薄膜進(jìn)一步提升氣體在其中的擴(kuò)散效率。經(jīng)過優(yōu)化晶粒連接和結(jié)構(gòu)上強(qiáng)化氣體擴(kuò)散，其可以成功檢測痕量的苯氣體，并且傳感器的響應(yīng)-恢復(fù)曲線良好，顯示出其在精確檢測方面的巨大潛力。