《膠體量子點室溫氣體感測器的性能調控及機理研究》是依託華中科技大學，由劉歡擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：膠體量子點室溫氣體感測器的性能調控及機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉歡
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著經濟發展和環保意識的提高，ppb級低濃度毒害氣體的低成本高效檢測成為社會關注的焦點，室溫半導體氣體感測器具有易於集成和組網的特點，如何對其氣體吸附活性和載流子傳輸特性進行合理調控是亟待突破的關鍵科學問題。本項目擬在前期工作基礎上，利用膠體量子點晶粒細小、室溫成膜性好且物化特性可控的特點，通過氧化錫、硫化鉛等膠體量子點的可控合成與表面修飾，調節量子點組分、尺寸、形貌和晶面結構來控制點缺陷和表面態，採用氣敏層異質複合與多孔化、電極設計和表面疏水濾透膜等手段最佳化感測器各功能層結構及界面，使之對目標氣體具備合適的吸附活性和更高的電荷轉移及傳輸能力，嘗試利用電學、光電和光學原位表征分析量子點物化特性隨氣體的變化並輔以理論計算，圍繞電荷產生、轉移和傳輸建立理論模型闡明室溫氣敏機理，突破協同調控感測器室溫氣敏回響活性與恢復特性以及穩定性的關鍵技術，獲得適於ppb級NO2和SO2等檢測的室溫感測器。
結題摘要
隨著經濟發展和環保意識的提高，ppb級低濃度毒害氣體的低成本高效檢測成為社會關注的焦點，室溫半導體氣體感測器具有易於集成和組網的特點，如何對其氣體吸附活性和載流子傳輸特性進行合理調控是亟待突破的關鍵科學問題。在國家自然科學基金的資助下，申請人完成了此面上項目，主要研究內容為：（1）膠體量子點室溫氣敏材料的可控合成；（2）膠體量子點室溫氣敏材料表面修飾；（3）膠體量子點室溫氣體感測器結構設計與製備技術；（4）膠體量子點室溫氣體感測器的氣敏機理。重要結果為：建立了膠體量子點室溫氣敏機理模型，合理詮釋了其室溫氣敏效應的物理與化學內涵，突破了高性能膠體量子點室溫氣體感測器的關鍵技術，設計並製備出適於檢測 ppb 級 NO2 、SO2 和H2S等氣體的膠體量子點室溫氣體感測器。關鍵數據：對單一目標氣體擇優敏感且檢測下限＜10ppb，100ppb 時靈敏度＞20、回響時間＜10 秒、恢復時間＜90 秒。科學意義：通過本項目的研究，為高性能室溫氣體感測器的設計和製備提供了一定的理論依據；同時了培養博士生 2~4 人、碩士生 4~6 人，發表高質量 SCI 論文 10 篇以上，申請國際國內發明專利 2~4 項，較好地完成了此面上項目。
