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(gè)重要發(fā)展方向。中科院過(guò)程工程研究所材料化學(xué)與應用技術(shù)創(chuàng )新團隊利用水熱-模板法制備了單層有序的ZnO微型防風(fēng)林型氣敏傳感器，該材料可直接測量痕量（小于100 ppb）苯氣體并具有良好的響應和恢復性能。
現實(shí)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，以此為模型構筑的樹(shù)/花狀陣列氣敏薄膜（微型防風(fēng)林，micro-windbreaks）可能是高靈敏度苯氣敏傳感器的一種理想結構，它需要滿(mǎn)足兩方面要求：一方面要利于氣體分子的在其中的擴散，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)林一方面具有規則疏松的樹(shù)/花狀結構，另一方面應是具有多孔納米結構的等級結構，以便提供大量的氣體擴散通道，有利于被檢測氣體擴散到氧化物表面并與表面吸附氧反應，進(jìn)而增強其氣敏性能。
在之前的工作中，團隊利用LBZA構建了自支撐ZnO納米球帶花陣列薄膜（Sensors and Actuators B: Chemical，2013,177,562-568）。ZnO-SFF對苯氣體表現出了良好的氣敏性能，但由于緊密堆積導致其氣體擴散效率未達到理想值。因此，在保持其基本的薄納米帶結構的前提下，團隊構建了單層有序且較為疏松的納米帶花陣列薄膜（微型防風(fēng)林）進(jìn)一步提升氣體在其中的擴散效率。經(jīng)過(guò)優(yōu)化晶粒連接和結構上強化氣體擴散，ZMW可以檢測痕量（小于100 ppb）的苯氣體，響應-恢復曲線(xiàn)良好（R50ppb=0.3851±4%，R44.1ppm=11.87±1%），顯示出其在精確檢測方面的巨大潛力。經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單Pt修飾，ZMW薄膜對苯氣體的最佳操作溫度可降低至350℃，且響應值得到極大的提升。
相關(guān)研究成果發(fā)表在Sensors and Actuators B: Chemical雜志上（2013,186,614-621），以上研究工作得到國家“863”計劃項目（No. 2010AA064903）的資助。
單層有序的ZnO微型防風(fēng)林型氣敏傳感器及其對苯的氣敏性能
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