隨著我國工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展,,大量揮發(fā)性有機物(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)了日益嚴峻的室內(nèi)外大氣污染,,VOCs監(jiān)測備受關(guān)注。
盡管金屬氧化物半導(dǎo)體VOCs傳感器相對于質(zhì)譜,、光譜,、光離子化檢測具有體積小、成本低,、制作簡單等優(yōu)點,,但選擇性差是制約其應(yīng)用的瓶頸,尤其是對都呈(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,、孟鋼研究員團隊率先研究了單個p型NiO傳感器在熱調(diào)制模式下的識別特性,證實了p型NiO傳感器具有優(yōu)異的識別能力(可識別五種不同官能團的VOCs),。
進一步通過異質(zhì)摻雜擴展熱調(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別潛能,深度挖掘結(jié)構(gòu),、性質(zhì),、濃度相近VOCs待測氣體的細微差別,實現(xiàn)了三種醇類VOCs的定量識別,。
此外,團隊還開發(fā)了一個基于傳感器陣列熱調(diào)制的智能識別系統(tǒng),,包括傳感器陣列,、電子電路、Wi-Fi模塊等,,該系統(tǒng)能夠快速準確地在環(huán)境空氣背景下穩(wěn)定識別五種BTX苯系物(包括三種二甲苯同分異構(gòu)體),。
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)識別苯系物分子”和“氧化鎳傳感器陣列熱調(diào)制定量識別醇類分子”為題,發(fā)表于ACS Sensors和Advanced Materials Technologies雜志上,。
上述研究工作由中科院,、國家自然科學(xué)基金及合肥研究院安徽光機所資助。