近年來，基于一維納米結(jié)構(gòu)（如納米線、納米管）的化學(xué)電阻型傳感器，因具有較高的檢測靈敏度和較快的響應(yīng)速度，成為爆炸物氣氛檢測的理想材料。根據(jù)一維納米結(jié)構(gòu)傳感器敏感層結(jié)構(gòu)的不同，可將其劃分為薄膜基傳感器和單根納米結(jié)構(gòu)基傳感器。單根納米結(jié)構(gòu)基傳感器具有體積小、檢測靈敏度高、功耗低等優(yōu)勢，但其存在制備工藝復(fù)雜、穩(wěn)定性低、重復(fù)性差等難題。
薄膜基傳感器制備工藝簡單、穩(wěn)定性高、重復(fù)性好，更容易大規(guī)模制備和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，但是由于一維納米結(jié)構(gòu)容易發(fā)生團聚，使得其比表面積大的優(yōu)勢得不到充分發(fā)揮，進而造成薄膜基傳感器的檢測靈敏度較低。因此，如何兼顧上述兩種敏感層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，既簡化制備工藝，提高穩(wěn)定性，又保持檢測靈敏度高和響應(yīng)速度快，成為爆炸物氣氛檢測領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性的研究課題。
中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究室的科研人員利用分級結(jié)構(gòu)材料設(shè)計與傳感材料表面態(tài)摻雜調(diào)控相結(jié)合的方案，成功制備了Mn2+摻雜的ZnS納米線組成的海膽狀分級結(jié)構(gòu)，并且實現(xiàn)了對海膽狀ZnS氣敏性能的有效調(diào)控。基于該ZnS分級結(jié)構(gòu)的薄膜傳感器陣列，能夠在不超過5秒的時間內(nèi)實現(xiàn)對7種爆炸物氣氛的高靈敏、識別檢測。
該研究不僅為薄膜傳感器的性能優(yōu)化做出了有益嘗試，并且為涉爆分析物的識別檢測以及金屬硫化物在化學(xué)電阻型傳感檢測領(lǐng)域的應(yīng)用提供了借鑒。
相關(guān)研究成果發(fā)表在ScientificReports上。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、中科院“百人計劃”等項目的資助。
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