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pp电子-新疆理化所实现高灵敏度检测ppb级NO2传感器

发布日期:2021-10-15 06:51浏览次数:
本文摘要:随着工业的较慢发展,空气污染问题日趋严重。NO2作为最主要的大气污染物之一,其在极低浓度下(ppb级)就能对人体产生较小的危害。因此,研发可较慢、灵敏地检测ppb级NO2的气体传感器具备现实意义。以金属氧化物为脆弱材料的NO2气敏元件具备制作工艺非常简单、成本便宜等优点。 然而,灵敏度较低的问题必要容许了金属氧化物在实际检测ppb级NO2中的应用于。

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随着工业的较慢发展,空气污染问题日趋严重。NO2作为最主要的大气污染物之一,其在极低浓度下(ppb级)就能对人体产生较小的危害。因此,研发可较慢、灵敏地检测ppb级NO2的气体传感器具备现实意义。以金属氧化物为脆弱材料的NO2气敏元件具备制作工艺非常简单、成本便宜等优点。

然而,灵敏度较低的问题必要容许了金属氧化物在实际检测ppb级NO2中的应用于。近年来,一系列理论及实验结果表明:金属氧化物半导体材料的表面缺失需要提升其对NO2分子的导电能力,同时也需要高效地增进电子从半导体的导带移往至NO2分子,从而有效地提升其检测灵敏度。因此,通过对材料表面缺失的调控构建对NO2的超强灵敏检测具备最重要研究价值。

  目前,已被普遍研究的表面缺失类型为单电子氧空位缺失(VO),然而另一种座落在SnO2表面的缺失超氧填充自由基(Sn4+-O2-)却未被引发充足的推崇。与VO?缺失中心比起,电子在Sn4+-O2-?上理论上更容易与NO2分子再次发生起到从而强化灵敏度,原因在于电子座落在导电的O2分子上,靠近SnO2晶格对其的束缚。然而,这种具备类似结构的缺失与材料灵敏度的关系还并未被研究过。

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  2015年,中国科学院新疆化学系技术研究所环境科学与技术研究室窦新存团队为了在材料表面引进这种缺失,设计并建构了热力学不稳定的制取条件,科研人员以极不稳定的SnCl4作为原料,利用冰浴掌控反应温度以制止其白热化的水解反应,再行利用高温高压的水热环境瞬间超越前驱体溶液的亚稳态从而取得缺失。基于该方法需要顺利地将Sn4+-O2-引进材料表面,利用这种材料制取的传感器对ppb浓度量级的NO2具备超强灵敏的传感特性(对200ppb的NO2号召高达35350倍)。

与近年来涉及文献报导比起,该材料是目前世界上最灵敏的NO2传感材料。  此外,科研人员通过实验首次证明了材料表面Sn4+-O2-?数量的微小转变就能引发材料敏感性能的巨大变化。

基于这种材料的传感器具备长年稳定性,较好的重复性、选择性,以及在紫外光下很快完全恢复等一系列出色的传感特性,可为传感器的工业化生产获取有力的确保。  涉及研究成果以Communication形式公开发表在Small上,并被MaterialsViews中国作为亮点报导。该工作获得国家自然科学基金、中科院百人计划、西部之光、新疆维吾尔自治区杰青等项目的资助。


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