近期,蘭州理工大學理學院青年教師白京隴博士等與深圳大學張啟濤教授團隊合作,在構建有機半導體異質結對氣體傳感器性能影響的研究中再次取得重要進展,研究成果以“Constructing N-Pd-O electron bridge between In2O3nanotubes and g-C3N4nanosheets to boost explosive gas sensing performance” 為題發表在工程環境領域TOP期刊《Chemical Engineering Journal》上(中科院一區,IF:15.1)。蘭州理工大學為第一完成單位,深圳大學為合作單位。
此前,研究團隊主要針對n型金屬氧化物半導體氧化銦(In2O3)作為氣體傳感器應用中存在工作溫度高、選擇性差等典型問題,提出金屬摻雜或修飾,構建異質結等簡易方式,引入晶粒調控、缺陷調節、催化吸附以及結構設計等,提高了In2O3基氣體傳感器的性能。分析總結了不同金屬摻雜或修飾的作用,在金屬氧化物半導體傳感領域提出了具有普適性的增強機理。
低溫氣體傳感器的深入研究有助于便攜式傳感系統的發展。金屬氧化物半導體基氣體傳感器具有高靈敏度、快速響應等優點,它也被廣泛應用于環境監測、工業安全、智能家居等多個領域。但工作溫度高、選擇性差、環境因素影響大等缺點也限制了其在某些特定場合的應用。在此,針對工作溫度高和探測極限有限等問題,團隊開發了一種可在低溫下高效檢測乙醇和低濃度氫氣的氣體傳感器,該傳感器利用剝離的氮化碳(g-C3N4)在In2O3納米管上均勻負載混合相氧化鈀(PdOx),通過在In2O3納米管和g-C3N4納米片之間構建N-Pd-O電子橋,進行了合理的催化狀態調節并引入了電子和化學敏化,降低了傳感器的工作溫度,提高了靈敏度、響應速度和檢測極限,從而提高了爆炸性氣體的傳感性能,研究成果具有廣泛的應用前景。(撰稿:張曉鋒)