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新型氣體傳感器可實現(xiàn)對有機胺氣體的超靈敏檢測
作者：嚴濤       來源：中國科學報
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近日，陜西科技大學環(huán)境科學與工程學院陳慶彩教授團隊在惡臭氣體傳感器技術(shù)方面取得進展，開發(fā)出一種新型氣體傳感器，實現(xiàn)了對有機胺氣體的超靈敏檢測。相關(guān)研究成果發(fā)表在Sensors and Actuators: B. Chemical上。
有機胺作為典型的環(huán)境惡臭氣體，廣泛應用于化工行業(yè)、藥物合成和工業(yè)生產(chǎn)中。接觸有機胺可能對肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，甚至引發(fā)致命風險。因此，快速、準確識別和監(jiān)測空氣環(huán)境中的有機胺對于保護人體健康、提高空氣質(zhì)量具有重要意義。然而，目前用于檢測有機胺氣體的傳感器尚存在工作溫度較高、響應時間長等明顯局限，在某些特殊環(huán)境中具有易燃、易爆的安全隱患，并且影響了實時監(jiān)測的有效性。
針對以上問題，研究團隊開發(fā)出一種基于MXene復合材料的新型氣體傳感器，實現(xiàn)了對有機胺氣體的超靈敏檢測。并且該傳感器工作穩(wěn)定能夠在低于100攝氏度條件下，顯著提高了傳感器在易燃易爆環(huán)境中的安全性與適用性。該傳感器采用類金屬MXene作為修飾材料，將響應時間和恢復時間平均縮短至15秒，達到了亞分鐘級的快速檢測。通過理論模擬發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)傳感器性能的提升機制在于MXene和MOFs之間Ti-O-Co界面鍵的形成，該界面鍵不僅提高了傳感器材料的載流子遷移率，還增強了對有機胺分子的吸附能，有效提升了傳感器的綜合檢測性能。該傳感器可以為易燃易爆區(qū)域的空氣質(zhì)量監(jiān)測提供了安全、高效、便攜、低成本的解決方案，保障工業(yè)安全生產(chǎn)和社會人類健康。目前，該項技術(shù)也已經(jīng)獲得了國家發(fā)明專利授權(quán)。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.136738
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