《基於介孔氧化物半導體的吸附增感型氣體感測器的研究》是依託吉林大學，由盧革宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於介孔氧化物半導體的吸附增感型氣體感測器的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：盧革宇
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
用於微環境中極低濃度（數ppb-數十ppb）惡臭氣體和VOCs檢測的高性能感測器的開發是由來已久的挑戰，如何提高靈敏度一直是困擾研究者的難題。本項目針對氧化物半導體型氣體感測器，提出了一種提高靈敏度的新方法：（1）賦予氧化物半導體以較強的吸附功能，在常溫或低溫下實現對目標氣體的濃縮；（2）在較高的工作溫度下實現對濃縮氣體的感知。為了實現這一構想擬開展以下研究：第一，設計和製備介孔氧化物半導體敏感材料，力爭使其比表面積達到300m2/g以上；第二，探索感測器的脈衝加熱方式，研究低溫段溫度、時間與氣體吸附量的關係，研究高溫段溫度、時間與靈敏度、回響-恢復特性的關係；第三，設計微球型感測器和微結構感測器，通過降低熱容量和提高敏感體透氣性達到高低溫快速轉換和快速回響的目的。通過本項目的實施，不僅可以建立一種提高靈敏度的新方法，而且能夠開發面向攜帶型檢測儀的高靈敏、低功耗氣體感測器。
結題摘要
本項目面向微環境中低濃度有毒有害氣體的檢測，提出了一種提高靈敏度的新方法：首先，利用半導體氧化物介孔結構的優異吸附功能，在常溫或較低工作溫度下實現對目標氣體的濃縮；第二，在較高的工作溫度下實現對濃縮氣體的感知。因此，為了實現上述目標，主要開展如下工作：第一，設計和製備了幾種具有介孔結構的半導體氧化物，以介孔氧化矽為硬模板，製備了SnO2、Pd-SnO2、CuO-SnO2介孔材料，以氯化十六烷基吡啶等表面活性劑為軟模板製備了具有大比表面積的SnO2，比表面積可高達409m2/g，此外還製備了In2O3、Fe-In2O3、Co3O4、LaFeO3和LaFeSrO3等n型或P型的半導體氧化物介孔材料，並開展了氣敏以及濕敏特性的研究；第二，系統地研究了感測器的脈衝加熱方式，設計了加熱電流和脈寬（吸附或檢測時間）可調的脈衝驅動電路，並針對H2S的檢測探索最佳驅動條件；第三，設計並製作微球型感測器和MEMS微結構感測器，採用微小鉑線圈製作直熱式微球型半導體氧化物感測器，採用MEMS技術製作微結構感測器，通過這些技術降低了敏感體的熱容量，實現了高低溫快速轉換和快速回響；第四，作為本項目研究的延伸，系統開展了半導體氧化物分等級結構的製備和氣濕敏特性研究、紫外增強型半導體氧化物感測器研究以及其他類型的感測器的研究。通過本項目的實施，不僅確立了一種提高靈敏度的新方法，而且為開發實用化感測器提供了關鍵技術。共發表標註的SCI論文48篇，國內專利5項，國際會議報告15次，其中邀請報告3次，培養博士研究生3人，碩士研究生15人，博士後出站1人，在站1人，獲批2013年度教育部創新團隊。
