【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近期，中科院合肥研究院安光所激光中心方曉東、孟鋼研究員團(tuán)隊(duì)在半導(dǎo)體型VOCs分子識(shí)別系統(tǒng)研發(fā)方面取得系列進(jìn)展。相關(guān)成果分別以“基于非選擇性金屬氧化物的智能傳感系統(tǒng)識(shí)別苯系物分子”和“氧化鎳傳感器陣列熱調(diào)制定量識(shí)別醇類分子”為題，發(fā)表在ACS Sensors和Advanced Materials Technologies 雜志上。
隨著我國(guó)工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，大量揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)(包括有致畸、致癌作用的甲醛、苯系物等)被排入大氣，引發(fā)了日益嚴(yán)峻的室內(nèi)外大氣污染，VOCs監(jiān)測(cè)備受關(guān)注。盡管金屬氧化物半導(dǎo)體VOCs傳感器相對(duì)于質(zhì)譜、光譜、光離子化檢測(cè)具有體積小、成本低、制作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但選擇性差是制約其應(yīng)用的瓶頸，尤其是對(duì)都呈(弱)還原性、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)相似的VOCs分子。
鑒于溫度是調(diào)控氣體分子在敏感材料表面吸附、氧化的重要參數(shù)，且p型氧化物通常有優(yōu)異的VOCs催化氧化特性，安光所激光中心方曉東、孟鋼研究員團(tuán)隊(duì)率先研究了單個(gè)p型NiO傳感器在熱調(diào)制模式下的識(shí)別特性，證實(shí)了p型NiO傳感器具有優(yōu)異的識(shí)別能力(可識(shí)別五種不同官能團(tuán)的VOCs)。進(jìn)一步通過(guò)異質(zhì)摻雜擴(kuò)展熱調(diào)制NiO傳感器的數(shù)量，采用程序降溫調(diào)制可顯著提升傳感器的識(shí)別潛能，深度挖掘結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、濃度相近VOCs待測(cè)氣體的細(xì)微差別，實(shí)現(xiàn)了三種醇類VOCs的定量識(shí)別。此外，團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于傳感器陣列熱調(diào)制的智能識(shí)別系統(tǒng)，包括傳感器陣列、電子電路、Wi-Fi模塊等，該系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地在環(huán)境空氣背景下穩(wěn)定識(shí)別五種BTX苯系物(包括三種二甲苯同分異構(gòu)體)。
上述研究工作由中科院、國(guó)家自然科學(xué)基金及合肥研究院安光所資助。
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