《碳納米管內壁敏感式氣體感測器的研究》是依託上海交通大學，由楊志擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：碳納米管內壁敏感式氣體感測器的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊志
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
碳納米管（CNT）的管壁具有比表面積大、強度高、結構有序和電學敏感等優異性質，是製備氣體感測器的理想材料之一。但是，氣體在感測器表面具有粘滯和吸附的特性，已有研究的CNT外壁敏感式氣體感測器存在難以使被測氣體分子高效地接觸到CNT外壁敏感表面的問題。本項目旨在採用化學氣相沉積法（CVD）直接生長單壁碳納米管（SWCNT）定向陣列和在氧化鋁模板孔道里CVD生長多壁碳納米管（MWCNT）定向陣列，通過刻蝕和氧化的方法打開CNT兩端的管口，使被測氣體分子通過CNT內管，依據內管管徑尺度與氣體分子平均自由程接近，被測氣體分子能夠與內壁充分接觸的特性，實現超靈敏性氣體檢測[對化學神經類毒氣沙林的類似物甲基膦酸二甲酯（DMMP）的檢測濃度達到一萬億分之一（ppt）量級]。研究CNT內壁的感測機理，最佳化感測結構和製作技術，建立CNT內壁超靈敏性納米感測器的知識和技術基礎。
結題摘要
碳納米管（CNTs）的管壁具有比表面積大、強度高、結構有序和電學敏感等優異性質，是製備氣體感測器的理想材料之一。但是，氣體在感測器表面具有粘滯和吸附的特性，已有研究的CNTs 外壁敏感式氣體感測器存在難以使被測氣體分子高效地接觸到CNTs 外壁敏感表面的問題。本項目旨在採用化學氣相沉積法（CVD）直接生長單壁碳納米管（SWCNTs）定向陣列和在氧化鋁模板孔道里CVD 生長多壁碳納米管（MWCNTs）定向陣列，通過刻蝕和氧化的方法打開CNTs 兩端的管口，使被測氣體分子通過CNTs 內管，依據內管管徑尺度與氣體分子平均自由程接近，被測氣體分子能夠與內壁充分接觸的特性，實現對化學神經類毒氣沙林的類似物甲基膦酸二甲酯（DMMP）超靈敏性氣體檢測，最低檢測濃度達到40 ppt。研究結果表明：這兩種內壁式碳納米管氣體感測器使對DMMP的檢測濃度提高到了ppt量級，其中對於多壁碳納米管內壁氣體感測器，對DMMP的最低檢測濃度為200 ppt，回響時間小於2 min，電阻變化率為3.5%。對於單壁碳納米管內壁氣體感測器，對DMMP的最低檢測濃度為40 ppt，回響時間小於2 min，電阻變化率為1.8%。如此高靈敏的納米感測器將在眾多領域中得到廣泛套用。初步掌握了製備納米氣體感測器件的關鍵技術（如：傾斜樣品濺射製備電極技術等），分析了碳納米管內壁感測器的工作機理，最佳化感測結構和製作技術，為高靈敏度碳納米管內壁納米氣體感測器初步建立了知識和技術基礎，可以為其從材料到器件、從器件到系統等諸多實際問題提供指導性的建議。
